Un diagrama de Bode és un gràfic que descriu com un circuit respon a diferents freqüències. Això ens indica, per exemple, que un amplificador té una resposta de greus baixa (baixa freqüència). Els enginyers utilitzen aquestes trames per entendre millor els seus propis dissenys, per triar components per a un nou disseny o per determinar si un circuit pot esdevenir inestable quan s’apliquen les freqüències incorrectes.
Passos
Primera part de 8: definició ampliada
Com es va esmentar anteriorment, un gràfic de Bode és un gràfic que descriu com un circuit respon a diferents freqüències. Un diagrama de Bode mostra específicament el guany d’un circuit respecte a la freqüència. En realitat consta de dos gràfics: una resposta de magnitud i una resposta de fase. Per il·lustrar-ho, a continuació es mostra una mostra de Bode:
El guany de tensió en decibels es defineix com:
G_dB = 20 * 〖log〗 _10 (Vout / Vin).
El guany positiu significa amplificació i el guany negatiu indica atenuació. Per tant, si un circuit tingués un Vout d’1 volts i un Vin de √2 volts (una caiguda de tensió), el seu guany seria:
G_dB = 20 〖* log〗 _10 (1 / √2) = - 3 dB.
Aquesta marca de -3 dB és important, ja que indica on la potència de sortida del circuit (no el voltatge!) És exactament la meitat de la seva potència d’entrada.
El diagrama de fases descriu com diferents freqüències triguen relativament més o menys a recórrer el circuit. Qualsevol freqüència amb una lectura de fase de -180º o –π radians serà inestable a aquesta freqüència.
Per crear un gràfic Bode a partir d'un circuit existent, proveu el circuit amb un interval de freqüències. Aquest rang depèn de l'aplicació que ens ocupa, com ara la transmissió d'àudio o de dades. Estimuleu l’entrada del circuit amb una ona sinusoïdal simple a les freqüències d’interès. Mesureu l'entrada i la sortida amb un oscil·loscopi i compareu la diferència entre tots dos. Anoteu aquestes diferències en un full de càlcul i, a continuació, dibuixeu-les per veure la trama final de Bode. Si es vol, les dades es poden tabular i representar manualment.
[Ed. nota: falten algunes de les figures d’aquest tutorial. Si sabeu què afegir, utilitzeu l'eina de sumador d'imatges per penjar les figures corresponents.]
Part 2 de 8: Connexió de l'equip
Pas 1. Comproveu que el generador de funcions i l'oscil·loscopi estiguin connectats a la presa de corrent altern més propera
Pas 2. Connecteu la primera sonda al connector “50 Ω OUTPUT” de la cantonada inferior dreta del frontal del generador de funcions
- a. Connecteu el cable positiu vermell al terminal d'entrada del circuit.
- b. Connecteu el cable negatiu negre al terminal de terra del vostre circuit.
Pas 3. Connecteu la segona sonda al connector “CH 1” de la part frontal de l’oscil·loscopi
- a. Connecteu el cable positiu vermell al terminal d'entrada del circuit.
- b. Connecteu el cable negatiu negre al terminal de terra del vostre circuit.
Pas 4. Connecteu la tercera sonda al connector “CH 2” de la part frontal de l’oscil·loscopi
- a. Connecteu el cable positiu vermell al terminal de sortida del vostre circuit.
- b. Connecteu el cable negatiu negre al terminal de terra del vostre circuit (tret que el TA de laboratori indiqui el contrari).
Pas 5. Assegureu-vos que els cables no pengen a la vora de l'espai de treball
Pas 6. Comproveu de nou les connexions
Han de ser com es mostra a la figura 1.
Figura 1: connexions del vostre equip
Part 3 de 8: enceneu l'equip
Pas 1. Premeu el botó d'engegada (amb l'etiqueta "O / I") a la part superior de l'oscil·loscopi
Pas 2. Premeu el botó "POWER" a l'extrem superior dret dret frontal del generador de funcions
Pas 3. Després que l’equip faci la seva autotest, hauria de tenir un aspecte similar al que es mostra a la figura 2 (que es mostra en aquest pas)
Part 4 de 8: definiu la freqüència i l'amplitud del generador de funcions
Pas 1. Premeu el botó de sota de "FREQ
”Al generador de funcions. La llum que hi ha a sobre del botó s’encén. La pantalla hauria de tenir un aspecte similar a la figura que es mostra en aquest pas.
Pas 2. Ajusteu la freqüència a la freqüència més baixa que voleu provar, la vostra freqüència inicial
Això es pot fer amb el dial gran del generador de funcions o amb les quatre tecles programables situades a sota de la pantalla. Els botons marcats amb "- val +" canvien el dígit sota el cursor i els botons "" mouen el cursor.
Pas 3. Premeu el botó que hi ha sota "AMPL
”Al generador de funcions. La llum que hi ha a sobre del botó s’encén. La vostra pantalla hauria de semblar ara a la figura 5.
Pas 4. Ajusteu l'amplitud a la tensió especificada al procediment de laboratori per al circuit que es prova, utilitzant el mateix dial o tecles programables
Fixeu-vos que es tracta de Vpp, la tensió de pic a pic. Les tensions màxima (positiva) i mínima (negativa) de l’ona seran la meitat de la tensió de pic a pic.
Pas 5. Premeu el botó "OUTPUT" del generador de funcions
La llum de l'esquerra del botó s'encén.
Part 5 de 8: definiu la finestra de l'oscil·loscopi
Pas 1. Premeu el botó "DEFAULT SETUP" a l'extrem superior dret de l'oscil·loscopi
La seva visualització hauria de ser similar a la de la figura 6. L'ona pot aparèixer a la pantalla o només pot mostrar soroll. Els passos següents el centrarem.
Pas 2. Premeu el botó "AUTOSET" a l'extrem superior dret de l'oscil·loscopi
La seva visualització hauria de ser similar a la figura 7 i les ones haurien d’aparèixer enfocades.
Pas 3. Premeu la segona tecla programable des de la part superior
Això indica a l’oscil·loscopi que mostri un sol període de l’ona. La pantalla hauria de ser semblant a la de la figura 7.
Les tecles programables de l’oscil·loscopi es troben a la dreta de la pantalla
Pas 4. Premeu el botó "MESURA" a la part superior mitjana de l'oscil·loscopi
Es mostrarà la pantalla de mesura per defecte, com la de la figura 8.
Pas 5. Premeu la tecla programable superior de l'oscil·loscopi per seleccionar la primera mesura
Premeu la tecla programable superior etiquetada com a "Font" fins que aparegui "CH1". Premeu la segona tecla programable des de la part superior etiquetada com a "Tipus" fins que aparegui "Freq". La vostra pantalla hauria de ser semblant a la de la figura 9. Premeu la tecla suau inferior per tornar enrere.
Pas 6. Premeu la segona tecla programable de la part superior per seleccionar la segona mesura
Premeu la tecla programable superior etiquetada com a "Font" fins que aparegui "CH1". Premeu la segona tecla programable des de la part superior etiquetada com a "Tipus" fins que aparegui "Pk-Pk". La vostra pantalla hauria de ser semblant a la de la figura 10. Premeu la tecla suau inferior per tornar enrere.
Pas 7. Premeu la tercera tecla programable de la part superior per seleccionar la tercera mesura
Premeu la tecla programable superior etiquetada com a "Font" fins que aparegui "CH2". Premeu la segona tecla programable des de la part superior etiquetada com a "Tipus" fins que aparegui "Freq". La pantalla hauria de ser semblant a la de la Figura 11. Premeu l'última tecla programable (la cinquena part superior) per tornar enrere.
Pas 8. Premeu la quarta tecla programable des de la part superior per seleccionar la quarta mesura
Premeu la tecla programable superior etiquetada com a "Font" fins que aparegui "CH2". Premeu la segona tecla programable des de la part superior etiquetada com a "Tipus" fins que aparegui "Pk-Pk". La vostra pantalla hauria de ser semblant a la de la figura 12. Premeu la tecla programable inferior per tornar enrere.
Pas 9. Gireu una mica el comandament "HORIZONTAL SEC / DIV" en sentit antihorari fins que faci clic un cop
La pantalla ara hauria de mostrar més d'un període, com la de la figura 13. Les mesures de freqüència CH1 i CH2 haurien de canviar de "?" a la lectura veritable.
Pas 10. Premeu el botó "CURSOR" a la part superior mitjana de l'oscil·loscopi
La pantalla per defecte hauria de ser semblant a la de la Figura 14.
Pas 11. Premeu la tecla programable superior al costat de "Tipus" fins que aparegui "Time"
La part central de la columna dreta de la pantalla ens mostra les lectures que ens interessen: Δt i ΔV. A sota, es mostren les lectures del cursor 1 i del cursor 2.
Part 6 de 8: Creació del full de càlcul per registrar les vostres dades
Pas 1. A l’ordinador del laboratori, obriu Excel i inicieu un nou full de càlcul
Etiqueu les columnes "Freqüència", "Vin", "dV", "Vout", "Retard", "Fase" i "Guany".
Pas 2. A sota de "Freqüència", introduïu cada freqüència que vulgueu provar (consulteu els procediments del vostre laboratori)
Pas 3. A sota de "Vout" a la cel·la D2, introduïu aquesta fórmula:
= B2 + C2
Pas 4. Premeu retorn
El valor "= B2 + C2" es converteix en un zero, ja que no hem introduït res a B2 ni a C2.
Pas 5. Premeu Ctrl + D i, a continuació, torneu
La fórmula es copia de D2 a D3 i Excel canvia la seva fórmula automàticament a "= B3 + C3". Continueu pressionant Ctrl + D i torneu fins que ompliu la columna de cadascuna de les vostres freqüències.
Pas 6. A sota de "Fase" a la cel·la F2, introduïu aquesta fórmula:
= 2 * pi () * A2 * E2
Pas 7. Premeu retorn
Premeu Ctrl + D i, a continuació, torneu com heu fet abans per omplir la columna.
Pas 8. A sota de "Guany" a la cel·la G2, introduïu aquesta fórmula:
= 20 * log10 (D2 / B2)
Pas 9. Premeu retorn
Premeu Ctrl + D i, a continuació, torneu com heu fet abans per omplir la columna. Ignora els errors per ara.
Pas 10. Deseu aquest full de càlcul per utilitzar-lo com a plantilla
Podeu utilitzar-lo la propera vegada que necessiteu crear un diagrama de Bode, cosa que us permetrà ometre la part 6.
Part 7 de 8: Obtenir les dades de la trama Bode
Pas 1. El vostre oscil·loscopi encara hauria d'estar a la pantalla del cursor des del final de la part 5
Si no ho és, premeu el botó "CURSOR" a la part superior de l'oscil·loscopi.
Pas 2. Gireu el botó "HORIZONTAL SEC / DIV" per apropar l'ona, de manera que es mostri un únic punt
Pas 3. Premeu la quarta tecla programable des de la part superior per seleccionar Cursor 1
Pas 4. Gireu el comandament "multifunció" situat a la part superior central de l'oscil·loscopi per moure el cursor
El comandament no està etiquetat i es troba just a sobre del botó “PRINT”.
Pas 5. Col·loqueu el cursor de manera que quedi alineat amb la part superior de l'ona CH1 (superior, de color taronja)
Pas 6. Premeu l'última tecla programable (la cinquena part superior) per seleccionar Cursor 2
Pas 7. Gireu el comandament "multifunció" situat a la part superior central de l'oscil·loscopi per moure el cursor
Col·loqueu el cursor de manera que quedi alineat amb la part superior de l'ona CH2 (inferior, en blau).
Pas 8. Al full de càlcul, anoteu les dades:
- a. Vin: la lectura del voltatge al cursor 1 (820 mV a l'exemple anterior; anoteu-ho com a 0,820 al full de càlcul)
- b. dV: la lectura al costat de ΔV (20,0 mV a l'exemple anterior; anoteu-ho com a 0,020 al full de càlcul)
- c. Retard: la lectura al costat de Δt (160,0 µs a l'exemple anterior; registreu-la com a 0,000160 al full de càlcul).
Part 8 de 8: Creació de la trama Bode
Pas 1. Per a la trama Gain:
Introduïu un pas aquí i feu clic a 1. Seleccioneu les columnes Freqüència i guany.
Pas 2. Feu clic a "Insereix" i busqueu l'opció "Diagrama de dispersió"
Pas 3. Feu clic amb el botó dret a l'eix vertical i trieu "Format de l'eix …"
Pas 4. Feu clic a "Escala logarítmica"
Pas 5. Feu clic amb el botó dret a l'eix horitzontal i trieu "Format de l'eix …"
Pas 6. Feu clic a "Escala logarítmica"
Pas 7. Per a la trama Fase:
Seleccioneu les columnes Freqüència i Guany.
Pas 8. Introduïu un pas aquí i feu clic a "Insereix" i busqueu l'opció "Diagrama de dispersió"
Pas 9. Feu clic amb el botó dret a l'eix horitzontal i trieu "Format de l'eix …"
Pas 10. Feu clic a "Escala logarítmica"
Consells
-
Si la pantalla encara sembla sorollosa o irregular, comproveu el següent:
- a. Comproveu si la sortida del generador de funcions està activada (part 3, pas 5).
- b. Comproveu si s’han deixat anar cables o connexions (part 1, passos 1-4).
- c. Calibreu les vostres sondes (demaneu instruccions al TA).
- d. Proveu un altre cable (part 1, passos 1-4), ja que el cable es pot danyar.
- Tingueu en compte que aquestes lectures del cursor són totes dues per al canal que apareix a la llista "Font". Tingueu en compte també que canviar el canal d'origen afecta els dos cursors alhora. L’oscil·loscopi no ens permet donar a cada canal el seu propi cursor. No registreu accidentalment el cursor 1 com a CH1 i el cursor 2 com a CH2 a les dades del vostre laboratori.
