Biểu đồ Bode là một đồ thị mô tả cách một mạch phản ứng với các tần số khác nhau. Ví dụ, điều này cho chúng ta biết rằng một bộ khuếch đại có phản ứng âm trầm (tần số thấp) kém. Các kỹ sư sử dụng các âm mưu này để hiểu rõ hơn về thiết kế của chính họ, để chọn các thành phần cho một thiết kế mới hoặc để xác định liệu một mạch có thể trở nên không ổn định khi áp dụng các tần số sai hay không.
Các bước
Phần 1/8: Định nghĩa mở rộng
Như đã đề cập trước đây, biểu đồ Bode là một đồ thị mô tả cách một mạch phản ứng với các tần số khác nhau. Biểu đồ Bode cho thấy cụ thể độ lợi của mạch đối với tần số. Nó thực sự bao gồm hai đồ thị: phản ứng cường độ và phản ứng pha. Để minh họa điều này, một biểu đồ Bode mẫu được hiển thị bên dưới:
Độ lợi điện áp tính bằng decibel được định nghĩa là:
G_dB = 20 * 〖log〗 _10 (Vout / Vin).
Độ lợi dương có nghĩa là khuếch đại, và độ lợi âm biểu thị sự suy giảm. Vì vậy, nếu một mạch có Vout là 1 vôn và Vin là √2 vôn (giảm điện áp), độ lợi của nó sẽ là:
G_dB = 20 〖* log〗 _10 (1 / √2) = - 3 dB.
Dấu -3 dB này rất quan trọng vì nó cho biết nơi công suất đầu ra của mạch (không phải điện áp!) Bằng chính xác một nửa công suất đầu vào của nó.
Biểu đồ pha mô tả cách các tần số khác nhau mất thời gian tương đối ngắn hơn hoặc dài hơn để truyền qua mạch. Bất kỳ tần số nào có số đọc pha là -180º hoặc –π radian sẽ không ổn định ở tần số đó.
Để tạo biểu đồ Bode từ một mạch hiện có, hãy kiểm tra mạch với một dải tần số. Phạm vi này phụ thuộc vào ứng dụng hiện tại, chẳng hạn như âm thanh hoặc truyền dữ liệu. Kích thích đầu vào của mạch bằng một sóng hình sin đơn giản ở các tần số quan tâm. Đo đầu vào và đầu ra bằng máy hiện sóng và so sánh sự khác biệt giữa hai loại. Ghi lại những khác biệt này trong bảng tính, sau đó vẽ biểu đồ để xem biểu đồ Bode cuối cùng. Thay vào đó, dữ liệu có thể được lập bảng và vẽ biểu đồ bằng tay, nếu muốn.
[Ed. lưu ý: Một số con số bị thiếu trong hướng dẫn này. Nếu bạn biết cần thêm gì, hãy sử dụng công cụ thêm hình ảnh để tải lên các Hình có liên quan.]
Phần 2/8: Kết nối thiết bị
Bước 1. Kiểm tra xem bộ tạo chức năng và máy hiện sóng có được kết nối với ổ cắm AC gần nhất không
Bước 2. Kết nối đầu dò đầu tiên với đầu nối “50 Ω OUTPUT” ở góc dưới bên phải phía trước của bộ tạo chức năng
- Một. Kết nối dây dương màu đỏ với cực đầu vào của mạch của bạn.
- NS. Kết nối dây dẫn âm màu đen với đầu nối đất của mạch của bạn.
Bước 3. Kết nối đầu dò thứ hai với đầu nối “CH 1” ở mặt trước của máy hiện sóng
- Một. Kết nối dây dương màu đỏ với cực đầu vào của mạch của bạn.
- NS. Kết nối dây dẫn âm màu đen với đầu nối đất của mạch của bạn.
Bước 4. Kết nối đầu dò thứ ba với đầu nối “CH 2” ở mặt trước của máy hiện sóng
- Một. Kết nối dây dương màu đỏ với cực đầu ra của mạch của bạn.
- NS. Kết nối dây dẫn âm màu đen với đầu nối đất của mạch điện của bạn, (trừ khi phòng thí nghiệm TA hướng dẫn khác).
Bước 5. Đảm bảo rằng các dây cáp không treo qua mép của không gian làm việc
Bước 6. Kiểm tra kỹ các kết nối
Chúng phải như trong Hình 1.
Hình 1 - Kết nối thiết bị của bạn
Phần 3/8: Bật thiết bị
Bước 1. Nhấn nút nguồn (có nhãn “O / I”) ở mặt trên của máy hiện sóng
Bước 2. Nhấn nút “POWER” ở góc trên bên phải phía trước của bộ tạo chức năng
Bước 3. Sau khi thiết bị thực hiện quá trình tự kiểm tra, thiết bị sẽ trông giống như những gì được thể hiện trong Hình 2 (được hiển thị trong bước này)
Phần 4/8: Đặt tần số và biên độ của bộ tạo hàm
Bước 1. Nhấn nút bên dưới “FREQ
”Trên trình tạo hàm. Đèn phía trên nút bật sáng. Màn hình của bạn sẽ trông giống như Hình được hiển thị trong bước này.
Bước 2. Điều chỉnh tần số thành tần số thấp nhất bạn muốn kiểm tra, tần số bắt đầu của bạn
Điều này có thể được thực hiện bằng nút xoay lớn trên bộ tạo chức năng hoặc bằng bốn phím mềm bên dưới màn hình. Các nút được đánh dấu “- val +” thay đổi chữ số dưới con trỏ và các nút “” di chuyển con trỏ.
Bước 3. Nhấn nút bên dưới “AMPL
”Trên bộ tạo hàm. Đèn phía trên nút bật sáng. Màn hình của bạn sẽ trông giống như Hình 5 bây giờ.
Bước 4. Điều chỉnh biên độ đến điện áp được chỉ định trong quy trình phòng thí nghiệm cho mạch đang được thử nghiệm, sử dụng cùng một nút xoay hoặc phím mềm
Lưu ý rằng đây là Vpp, điện áp đỉnh-đỉnh. Điện áp cực đại (dương) và cực tiểu (âm) của sóng sẽ bằng một nửa điện áp đỉnh-đỉnh.
Bước 5. Nhấn nút “OUTPUT” trên bộ tạo chức năng
Đèn bên trái của nút bật sáng.
Phần 5/8: Đặt cửa sổ máy hiện sóng
Bước 1. Nhấn nút “THIẾT LẬP ĐỊNH MỨC” ở góc trên bên phải của máy hiện sóng
Màn hình của nó sẽ trông giống như Hình 6. Sóng có thể xuất hiện trên màn hình, hoặc nó có thể chỉ hiển thị nhiễu. Các bước tiếp theo sẽ đưa nó vào trọng tâm.
Bước 2. Nhấn nút “AUTOSET” ở góc trên bên phải của máy hiện sóng
Màn hình hiển thị của nó trông giống như Hình 7 và các sóng sẽ xuất hiện trong tiêu điểm.
Bước 3. Nhấn phím mềm thứ hai từ trên xuống
Điều này yêu cầu máy hiện sóng hiển thị một chu kỳ duy nhất của sóng. Màn hình của bạn sẽ giống như trong Hình 7.
Các phím mềm của máy hiện sóng nằm ở bên phải màn hình
Bước 4. Nhấn nút “ĐO LƯỜNG” ở phía trên giữa của máy hiện sóng
Màn hình đo lường mặc định sẽ được hiển thị, giống như trong Hình 8.
Bước 5. Nhấn phím mềm trên cùng trên máy hiện sóng để chọn phép đo đầu tiên
Nhấn phím mềm trên cùng có nhãn “Nguồn” cho đến khi “CH1” được liệt kê. Nhấn phím mềm thứ hai từ trên cùng có nhãn “Loại” cho đến khi “Tần suất” được hiển thị. Màn hình của bạn sẽ giống như trong Hình 9. Nhấn phím mềm dưới cùng để quay lại.
Bước 6. Nhấn phím mềm thứ hai từ trên xuống để chọn phép đo thứ hai
Nhấn phím mềm trên cùng có nhãn “Nguồn” cho đến khi “CH1” được liệt kê. Nhấn phím mềm thứ hai từ trên cùng có nhãn “Loại” cho đến khi “Pk-Pk” được hiển thị. Màn hình của bạn sẽ giống như trong Hình 10. Nhấn phím mềm dưới cùng để quay lại.
Bước 7. Nhấn phím mềm thứ ba từ trên xuống để chọn phép đo thứ ba
Nhấn phím mềm trên cùng có nhãn “Nguồn” cho đến khi “CH2” được liệt kê. Nhấn phím mềm thứ hai từ trên cùng có nhãn “Loại” cho đến khi “Freq” được hiển thị. Màn hình của bạn sẽ giống như trong Hình 11. Nhấn phím mềm cuối cùng (thứ năm từ trên xuống) để quay lại.
Bước 8. Nhấn phím mềm thứ tư từ trên xuống để chọn phép đo thứ tư
Nhấn phím mềm trên cùng có nhãn “Nguồn” cho đến khi “CH2” được liệt kê. Nhấn phím mềm thứ hai từ trên cùng có nhãn “Loại” cho đến khi “Pk-Pk” được hiển thị. Màn hình của bạn sẽ giống như trong Hình 12. Nhấn phím mềm dưới cùng để quay lại.
Bước 9. Xoay núm “GIÂY / DIV NGANG” ngược chiều kim đồng hồ một chút cho đến khi nó nhấp một lần
Màn hình của bạn bây giờ sẽ hiển thị nhiều hơn một khoảng thời gian, giống như màn hình trong Hình 13. Các phép đo tần số CH1 và CH2 sẽ thay đổi từ “?” để đọc thực sự.
Bước 10. Nhấn nút “CURSOR” ở phía trên giữa của máy hiện sóng
Màn hình mặc định sẽ giống như trong Hình 14.
Bước 11. Nhấn phím mềm trên cùng bên cạnh “Loại” cho đến khi “Thời gian” được liệt kê
Giữa cột bên phải của màn hình hiển thị cho chúng ta các giá trị mà chúng ta quan tâm: Δt và ΔV. Dưới đó, các giá trị cho Con trỏ 1 và Con trỏ 2 được hiển thị.
Phần 6/8: Tạo trang tính để ghi dữ liệu của bạn
Bước 1. Trên máy tính phòng thí nghiệm của bạn, mở Excel và bắt đầu một bảng tính mới
Gắn nhãn các cột “Tần suất”, “Vin”, “dV”, “Vout”, “Delay”, “Phase” và “Gain”.
Bước 2. Bên dưới “Tần suất”, hãy nhập từng tần suất bạn định kiểm tra (tham khảo quy trình phòng thí nghiệm của bạn)
Bước 3. Bên dưới “Vout” trong ô D2, nhập công thức này:
= B2 + C2
Bước 4. Nhấn quay lại
“= B2 + C2” chuyển thành số 0 vì chúng tôi chưa nhập bất kỳ thứ gì vào B2 hoặc C2.
Bước 5. Nhấn Ctrl + D, sau đó quay lại
Công thức được sao chép từ D2 vào D3, với việc Excel sẽ tự động thay đổi công thức của nó thành “= B3 + C3”. Tiếp tục nhấn Ctrl + D rồi quay lại cho đến khi bạn điền vào cột cho từng tần số của mình.
Bước 6. Bên dưới “Pha” trong ô F2, nhập công thức này:
= 2 * pi () * A2 * E2
Bước 7. Nhấn quay lại
Nhấn Ctrl + D, sau đó quay lại như bạn đã làm trước đó để điền vào cột.
Bước 8. Bên dưới “Gain” trong ô G2, nhập công thức này:
= 20 * log10 (D2 / B2)
Bước 9. Nhấn quay lại
Nhấn Ctrl + D, sau đó quay lại như bạn đã làm trước đó để điền vào cột. Bỏ qua các lỗi cho bây giờ.
Bước 10. Lưu trang tính này để sử dụng làm mẫu
Bạn có thể sử dụng nó vào lần tiếp theo khi bạn cần tạo một âm mưu Bode, cho phép bạn bỏ qua Phần 6.
Phần 7/8: Lấy dữ liệu cho biểu đồ Bode
Bước 1. Máy hiện sóng của bạn sẽ vẫn ở trên màn hình con trỏ từ cuối Phần 5
Nếu không, hãy nhấn nút “CURSOR” ở trên cùng giữa máy hiện sóng.
Bước 2. Xoay núm “GIÂY / DIV NGANG” để phóng to sóng, để hiển thị một khoảng thời gian
Bước 3. Đẩy phím mềm thứ tư từ trên xuống để chọn Con trỏ 1
Bước 4. Xoay núm "đa chức năng" nằm trên đỉnh trung tâm của máy hiện sóng để di chuyển con trỏ
Núm vặn không có nhãn và nằm ngay phía trên nút “IN”.
Bước 5. Định vị con trỏ sao cho nó thẳng hàng với đỉnh của sóng CH1 (phía trên, màu cam)
Bước 6. Nhấn phím mềm cuối cùng (thứ năm từ trên xuống) để chọn Con trỏ 2
Bước 7. Xoay núm "đa chức năng" nằm trên đỉnh trung tâm của máy hiện sóng để di chuyển con trỏ
Định vị con trỏ sao cho nó thẳng hàng với đỉnh của sóng CH2 (thấp hơn, màu xanh lam).
Bước 8. Trên bảng tính của bạn, ghi lại dữ liệu của bạn:
- Một. Vin - giá trị điện áp trong Con trỏ 1 (820 mV trong ví dụ trên; ghi lại giá trị này là 0,820 trong bảng tính của bạn)
- NS. dV - giá trị đọc bên cạnh ΔV (20,0 mV trong ví dụ trên; ghi giá trị này là 0,020 trong bảng tính của bạn)
- NS. Độ trễ - giá trị đọc bên cạnh Δt (160,0 µs trong ví dụ trên; ghi giá trị này là 0,000160 trong bảng tính của bạn).
Phần 8/8: Tạo cốt truyện Bode
Bước 1. Đối với cốt truyện Gain:
Nhập một bước vào đây và sau đó nhấp vào 1. Chọn cột Tần suất và Mức tăng.
Bước 2. Nhấp vào “Chèn” và tìm tùy chọn “Biểu đồ phân tán”
Bước 3. Nhấp chuột phải vào trục tung và chọn “Định dạng trục…”
Bước 4. Nhấp vào “Thang đo lôgarit”
Bước 5. Nhấp chuột phải vào trục hoành và chọn “Định dạng trục…”
Bước 6. Nhấp vào “Thang đo lôgarit”
Bước 7. Đối với cốt truyện Giai đoạn:
Chọn các cột Tần suất và Tăng.
Bước 8. Nhập một bước vào đây và sau đó nhấp vào “Chèn” và tìm tùy chọn “Biểu đồ phân tán”
Bước 9. Nhấp chuột phải vào trục hoành và chọn “Định dạng trục…”
Bước 10. Nhấp vào “Thang đo lôgarit”
Lời khuyên
-
Nếu màn hình vẫn bị nhiễu hoặc không ổn định, hãy kiểm tra những điều sau:
- a. Kiểm tra xem đầu ra của bộ tạo chức năng có bật không (phần 3, bước 5).
- b. Kiểm tra xem có bị lỏng cáp hoặc kết nối nào không (phần 1, bước 1-4).
- c. Hiệu chỉnh đầu dò của bạn (hỏi TA để được hướng dẫn về điều này).
- d. Thử cáp khác (phần 1, bước 1-4) vì cáp có thể bị hỏng.
- Lưu ý rằng các lần đọc con trỏ này đều dành cho kênh được liệt kê trong “Nguồn”. Cũng lưu ý rằng việc thay đổi kênh nguồn ảnh hưởng đến cả hai con trỏ cùng một lúc. Máy hiện sóng không cho phép chúng tôi cung cấp con trỏ riêng cho mỗi kênh. Đừng vô tình ghi Con trỏ 1 là CH1 và Con trỏ 2 là CH2 trong dữ liệu phòng thí nghiệm của bạn!
