Dipl.-Ing. Peter Zeh VDI Laborversuche Elektronik HTW Berlin

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1 Dipl.-In. Peter Zeh VDI Laborversuche Elektronik HTW Berlin Name, Vorname Sinum Datum:. Studienan: B2GEIT 2. Gruppe: 3. Anlaenverzeichnis: Note:. Lernziele Aufbau von Messschaltunen, Uman mit Funktionsenerator und Oszilloskop, Einstellen von Sinussinalen (Frequenz und Amplitude) am Funktionsenerator und Messen von Amplitude, Phase und Frequenz am Oszilloskop, Aufnahme und Darstellun von Bodediaramm (Amplituden- und Phasenan) und Ortskurve, Ermitteln der wichtisten Kennwerte von RC Gliedern (Übertraunskonstante, Grenzfrequenz. Zeitkonstante), Uman mit einem Mathematikproramm (Mathcad) und einem Schaltunsanalyse- und simulationsproramm (Micro-Cap, LTSpice ). 2. Vorbereitun 2.. Berechnen Sie das Übertraunsverhalten eines Hoch- und eines Tiefpasses mit R = k und C = nf und stellen Sie das Übertraunsverhalten in Form eines Bodediaramms und einer Ortskurve dar. Nutzen Sie dazu das Proramm Mathcad, LTSpice o. NI Multisim Simulieren Sie beide Netzwerke mit einem Schaltunsanalyse- und simulationsproramm. Nutzen Sie dazu das Proramm Micro-Cap. Drucken Sie das Bodediaramm aus. Dazu ehen Sie in das Menü Analysis/AC (Alt+2) Beantworten Sie die folende Frae: Wie verhalten sich die Phasenverschiebun in rd und die zeitliche Verschiebun zwischen der Ein- und Ausansspannun zueinander? Anmerkunen: Die Vorbereitun und deren Erebnisse sind Bestandteil des Laborberichts, werden also am Ende der Laborübun zusammen mit dem Messprotokoll abeeben und sind im Anlaenverzeichnis (oben) einzutraen. Die Proramme Mathcad und Micro-Cap laden Sie bitte von der Internetseite der Laborübunen oder vom ftp-server ftp://htwberlin.applicad-atit.de herunter. Eine Anleitun zum Herunterladen vom ftp-server finden Sie unter Zusätzlich finden Sie zur Erleichterun der Einarbeitun in die Proramme Beispiele (Exsamples) unter Bitte beachten Sie, dass es sich bei den Prorammen um Evaluationsversionen handelt, die ausschließlich für die eiene Ausbildun verwendet werden dürfen, nicht jedoch für kommerzielle Zwecke. 3. Versuchsdurchführun 3.. Ermittlun der wichtisten Kennwerten der beiden RC-Glieder Hochpass und Tiefpass Abb. Hochpass Abb. 2 Tiefpass Seite von 7

2 Dipl.-In. Peter Zeh VDI Laborversuche Elektronik HTW Berlin Ermitteln Sie die Kennwerten der beiden RC-Glieder Hochpass und Tiefpass rechnerisch Die Übertraunskonstante H beschreibt den Betra des Frequenzans H j bei der Frequenz >> beim Hochpass bzw. << Der Verlauf des Betraes über der Frequenz ist wie der Phasenan beim Tiefpass. H wird auch als Amplitudenan bezeichnet und Bestandteil des Bodediaramms. Der Frequenzan berechnet sich wie folt: H j u aus. Daraus eribt sich die Zeitkonstante eines RC-Netzwerkes aus Grenzkreisfrequenz aus. u ein RC und die Berechnun der wichtisten Kennwerte: Übertraen Sie die Erebnisse Ihrer Berechnunen in die Tabelle. Ermittelte Kennwerte: Hochpass Tiefpass Übertraunskonstante H (stationärer Endwert) H = H = Zeitkonstante = = Grenzkreisfrequenz = = Grenzfrequenz f f = f = Seite 2 von 7

3 Dipl.-In. Peter Zeh VDI Laborversuche Elektronik HTW Berlin Messtechnische Aufnahme des Bodediaramms (Amplituden- und Phasenan und der Ortskurve Messen Sie in einem Frequenzbereich von unefähr einer Dekade unterhalb und oberhalb der Grenzfrequenz die Amplituden- und Phasenwerte [ ]. H und Wählen Sie höchstens Frequenzen so, dass eine mölichst ute rafische Darstellun des Amplituden- und Phasenans mölich ist ( z.b. khz, 5 khz, 7 khz, 8,5 khz, khz, 5 khz, 2 khz, 5 khz, khz). Den Amplitudenan zu messen heißt, die Ausansspannunen mit den Einansspannunen des RC-Netzwerkes zu verleichen. Den Phasenan zu messen heißt, die Veränderun der Phasenlae der Ausansspannun eenüber der Einansspannun zu verleichen. Machen Sie sich rechtzeiti vor dem Termin der Laborübun Gedanken darüber, wie mit Hilfe eines Oszilloskops Wechselspannunen und Phasenverschiebunen emessen werden können. Traen Sie Ihre Messwerte (Einansspannun, Ausansspannun, Phasenverschiebun) und die daraus errechneten Werte für die Amplituden, die Real- und die Imainäranteile in die für das jeweilie RC-Glied voresehene Tabelle ein. Übertraen Sie die Werte in die rafischen Darstellunen Bodediaramm und Ortskurve. Messschaltun: Abb. 3 Versuchsaufbau Hinweise: Die jeweilie Messfrequenz stellen Sie am Generator ein. Messen Sie alle Sinale in der Stellun AC des Oszilloskops. Damit vermeiden Sie einen Messfehler durch einen eventuellen Gleichspannunsoffset des Generators. Überprüfen Sie vor der Messun die Kalibrierunen am Oszilloskop (Amplitude der Kanäle I u. II, Zeitablenkun). Leen Sie die beiden Ablenklinien der Kanäle I u. II in die Mitte der Darstellun. Schalten Sie dabei die Einansschalter auf GND. Schließen Sie den Generatorausan an Kanal I an und stellen Sie die Ausansamplitude des Generators auf eine sinnvollen Werte ( z.b., V oder, V ). Die Sinuskurve wird bei der richtien Wahl des Messbereiches enau zwischen den beiden punktierten Linien ( +2,5 T und -2,5 T ) darestellt. Messen Sie die Spannunen immer zwischen den Scheitelwerten, also U SS ( U-Spitze-Spitze ). Bei der Messun der Phasenverschiebun ziehen Sie die Zeitachse mölichst breit ( eine Bildschirmseite stellt nur eine oder eine halbe Periode dar ). Achtun! Hierbei handelt es sich um eine relative Messun, d.h. die Kalibrierun der Zeitachse wird aufeeben. Seite 3 von 7

4 Dipl.-In. Peter Zeh VDI Laborversuche Elektronik HTW Berlin Messun am Hochpass Tabelle Frequenz f [ khz ] u ess [ V ] u ass [ V ] [ º ] H = u ass /u ess Re{ H ( j) Im{ H ( j) Platz für Berechnunen: Seite 4 von 7

5 Dipl.-In. Peter Zeh VDI Laborversuche Elektronik HTW Berlin Kennlinien vom Hochpass Bodediaramm H x f x 5 6 Der Amplitudenan 9 x 45 Der Phasenan f x Ortskurve:.4 Im H x.2.5 Re H x Seite 5 von 7

6 Dipl.-In. Peter Zeh VDI Laborversuche Elektronik HTW Berlin Messun am Tiefpass Tabelle Frequenz f [ khz ] u ess [ V ] u ass [ V ] [ º ] H = u ass /u ess Re{ H ( j) Im{ H ( j) Platz für Berechnunen: Seite 6 von 7

7 Dipl.-In. Peter Zeh VDI Laborversuche Elektronik HTW Berlin Kennlinien vom Tiefpass Bodediaramm H x f x Der Amplitudenan x 45 Der Phasenan f x Ortskurve: Im H x Re H x Seite 7 von 7

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