PROEF 1. FILTERS EN IMPEDANTIES. Naam: Stud. Nr.: Doos:

Transcriptie

1 PROEF 1. FILTERS EN IMPEDANTIES. Naam: Stud. Nr.: Doos: 1. RC Circuit. fig.1.1. RC-Circuit als integrator. Beschrijf aan de hand van een differentiaalvergelijking hoe het bovenstaande RCcircuit (fig.1.1) zich in het tijdsdomein gedraagt als op de ingang op het tijdstip t 0 de spanning van 0 naar V wordt gebracht (zie boek 1.13 p.23). Bouw het circuit. Zet op de ingang een 500Hz blokgolf en kijk naar zowel de ingang als de uitgang. Meet de tijd, waarin de uitgang naar 37% van de topwaarde zakt. Klopt dit met het product RC? Varieer nu de frequentie van de blokgolf (1000, 5000, Hz). merkt U op? Wat U kunt het circuit ook opvatten als een benadering voor een integrator. Stuur het circuit nu aan met een sinusvormig signaal en meet de overdrachtsfunctie voor verschillende frequenties. Geef het resultaat weer in een Bode-plot. Laat zien, dat voor hoge frequenties de afval 6dB/octaaf is. Laat ook zien waar 4

2 het -3dB punt is (klopt dit met de verwachting?) Kijk tenslotte naar de faseverschuiving tussen in- en uitgang als functie van de frequentie. Geef het resultaat weer in een grafiek. 5

3 2. Blokkeercondensator. fig.1.2. Blokkeercondensator. Een bekende toepassing van een condensator is het blokkeren van een gelijkspanning. In feite is dit een hoogdoorlaatfilter, waarbij de frequentie van de relevante signalen ver boven het -3dB punt ligt. Wat is het 3 db punt van de linker schakeling?. In het linker deel van fig.1.2 dient de condensator om een ingangsspanning te scheiden van de uitgangsspanning, die in dit geval gemiddeld op +5V ligt. Bouw het linker circuit van fig.1.2 om het gedrag van de blokkeercondensator te bestuderen. Stuur de ingang aan met de functiegenerator en bekijk de uitgang op de oscilloscoop in gelijkspanningsmode(dc-coupled). Het circuit superponeert het wisselspanningssignaal op de gelijkspanning van 5V. Voeg hierna het rechter deel van de schakeling toe om het signaal te bekijken op aardniveau. Wat is het -3dB punt van het totale blokkeercircuit? Vergelijk dit met het linker circuit. 6

4 3. LC resonantiecircuit. fig.1.3. LC parallel circuit. Construeer het parallele resonantiecircuit, zoals weergegeven in fig.1.3. Zet een sinussignaal op de ingang en meet de overdracht als functie van de frequentie (tussen 5 en 10 khz) voor dit circuit. Bereken de resonantiefrequentie uit de waarden van de componenten en vergelijk dit met de metingen. 7

5 Meet de Q van het circuit. Gebruik het circuit als een Fourier analysator door een blokgolf op de ingang te zetten. Begin met de resonantiefrequentie en meet de uitgangsamplitude (wat is hier de golfvorm?). Verlaag nu geleidelijk de ingangsfrequentie en kijk bij welke frequentie weer een duidelijk uitgangssignaal opkomt en meet weer de uitgangsamplitude. Dit kan worden herhaald bij nog een aantal lagere frequenties. Hiermee kan de Fourier ontwikkeling van een blokgolf worden gemeten. methode verandert de frequentie en niet het analyseapparaat. Bij deze 4. Impedanties van testinstrumenten. Ideale meetinstrumenten laten de grootheid, die wordt gemeten onaangetast. Dit betekent, dat de ideale spanningsmeter een oneindig grote weerstand moet hebben en de ideale stroommeter een weerstand nul. Op dezelfde manier moet een oscilloscoopeen oneindige ingangsimpedantievertegenwoorigen, terwijl spanningsbronnen en (spannings-)functiegeneratoren een lage weerstand moeten hebben. Meet de interne weerstand van de voltmeter. Gebruik hiervoor een gelijkspanningsbron van 10V en een grote weerstand. 8

6 Meet de ingangsimpedantie van de oscilloscoop met de schakeling van fig.1.4. Bedenk, dat deze groot moet zijn, als de scoop een goed meetinstrument is. Gebruik als spanningsbron een 100Hz sinussignaal als lage en 100kHz als hoge frequentie. Gebruik bij deze meting geen probe maar een korte coaxkabel. fig.1.4. Circuit om de ingangsimpedantie van een oscilloscoop te meten. Wat gebeurt er bij hoge frequentie? Leg dit uit als het gevolg van een R parallel aan een C aan de ingang van de scoop. Wat is de waarde van R en C? Welk uitwendige schakeling zal dit circuit laten werken als een deel door twee circuit bij alle frequenties? Probeer dit uit. 9

7 Lees het stukje over probes in de appendix A van het boek. Neem nu een 10 probe en gebruik hem om naar het calibratiesignaal te kijken (gewoonlijk een 1V 1kHz blokgolf), dat ergens op het front van de scoop beschikbaar is. Stel de probe-compensatieschroef bij om een goede blokgolf te verkrijgen. Gebruik voortaan alleen 10 probes in alle volgende proeven. Meet tot slot de uitgangsimpedantie van de functie generator. Probeer het niet met een Ohmmeter! Belast daarentegen de generator met een weerstand en kijk hoeveel de spanning aan de uitgang omlaag gaat. Eén waarde van de belastingsweerstand is genoeg, maar probeer er enkele om te kijken of het resultaat constant is. Gebruik een laag signaal, bijvoorbeeld 1V bij 1kHz. 10