H(?g)
cu rela ia: 8daca s-a reglat nivelul gene ratorului astfel inct Ui,dB=0dB, atunci
H(?g)
dB=Ue,dB. daca impedan a interna a circuitului este mult mai mare dect impedan a intern a generatorului de semnal (figura 2) atunci Ui r mne constant cu modificarea frecven ei. Se elimin astfel nece si tatea parcurgerii etapei a la fiecare nou masuratoare. Se recomand o verificare ini ial a constan ei lui Ui cu fracventa.n cazul unui voltmetru de curent alternativ de banda larg , valoarea indicat de acesta corespunde semnalului: 9unde A reprezint amplitudinea semnalului util, Up amplitudinea tensiunii perturbatoare indus in montajul de masura, iar n(t) zgomotul de la iesirea cir cui tului. Pentru ca determinarea s fie corect este necesar ca va loarea eficace a semnalului util s fie mai mare decit va loarea eficace a semnalului perturbator si a zgomotului. Tensiunea per turbatoare are, in gene ral, fracventa tensiunii de la re ea. Mic orarea influen ei acesteia se ob i ne prin uti lizarea de cordoane ecranate pentru conexiunea generator-cir cuit, pe de o parte, si circuit-voltme tru, pe de alta.Forma sinusoidal a semnalului perturbator din rela ia 9 este o idea li zare, in rea litate acesta avnd armonici.Verificarea corectitudinii masuratoriiCu toate ca metoda este foarte simpl , trebuie s ne asi gur m c :- valoarea amplitudinii r spunsului Ue depinde numai de am pli tudinea semnalului de intrare Ui.- circuitul se comport liniar.Verific ri.Observarea r spunsului cu ajutorul unui osciloscop. R spunsul trebuie s fie sinusoidal (comportare liniar ), mult peste nivelul zgomotului n(t) sau al tensiunii pertur batoare induse in circuit sau in montajul de masura.Verificarea ca in lipsa semnalului de la intrare indica ia voltmetrului este nul . n acest caz, tensiunea citit la ie ire nu se dato re z zgomotului de band larg al circuitului, ten si unii pertur ba toare induse in montajul de masura, inter fe ren elor sau osci la i ilor parazite.Verificarea ca dublarea amplitudinii semnalului de la intra re duce la dublarea r spunsului.3M surarea defazajelor cu osciloscopul3.1 Metoda elipseiMontajul de masura este prezentat in figura 3a iar imaginea care apare pe ecranul osciloscopului in figura 3b. Figura 3. Metoda elipsei: a) motajul de masura, b) imaginea.Osciloscopul vizualizeaz dependen a Y(X). Curba descris de spot pe ecran este o elips cu axele roti te fa de sistemul de coordonate. Ecua iile parame tri ce ale elipsei sunt: 10unde- dx, dy reprezint devia ia spotului, pe ecranul oscilos copu lui, dup axa Ox respectiv Oy,- Kx, Ky coeficien ii de devia ie (ai spotului) cores pun z tori in tr rilor X, respectiv Y,- =arg[H(?g)] defazajul dintre semnale,- XY defazajul dintre cele dou canale (X, Y) ale oscilos copu lui.In rela iile 10 s-a considerat ca spotul, ini ial, in ab sen a sem nalelor, a fost fixat in centrul ecranului si ca defazajul din tre canalele X si Y ale osciloscopului, la fracventa fg, este negli ja bil. Defazajul dintre canale se masoara aplicnd acela i semnal pe ambele intr ri ale osciloscopului. daca imaginea care apare pe ecran este o dreapt cu ecua ia 11 atunci, defazajul dintre canale se poate neglija. 11Principial, defazajul dintre canale se poate elimina intro ducnd un circuit de defazare corespunz tor pe unul din ca nale. Este foarte probabil ins , s fie necesar modificarea defazaju lui introdus de acesta odat cu schimbarea frecven ei generatoru lui.n continuare, sunt enumerate segmentele de dreapt care se citesc de pe ecran, precizndu-se: semnifica ia, modul de m su r si expresiile ob inute din ecua ii le parametrice.AA'Distan a intre tangentele la elips paralele cu Ox (amplitudinea virf la virf a lui dy)Se masoara lungimea segmentului care apare pe ecran de co nectind semnalul de la intrarea X 12CC'Distan a intre tangentele la elips paralele cu Oy (amplitudine virf la virf a lui dx)Se masoara lungimea segmentului care apare pe ecran deconectind semnalul de la intrarea Y. 13BB'Distan a intre punctele de intersec ie ale elipsei cu Oy (dublul valorii instantanee a lui dy cnd dx=0)Se masoara pe elips . (Aten ie la centrarea elipsei!) 14DD'Distan a dintre punctele de intersec ie ale elipsei cu Ox (dublul valorii instantanee a lui dx cind dy=0)Se masoara pe elips .(Aten ie la centrarea elipsei!) 15Folosind valorile segmentelor se ob ine: 16Din rela ia 16, innd cont si de pozi ia axei mari a elip sei, se determin defazajul intre semnalele y(t) si x(t). Acesta corespunde argumentului func iei de transfer la fracventa fg (dac XY=0).daca axa mare a elipsei este in primul cadran atunci defazajul se calculeaz cu rela ia: 17daca axa mare a elipsei este in cel de al doilea cadran, defazajul se calculeaz cu rela ia: 18Semnul se rezolv introducnd un defazaj suplimen tar, de valoare cunoscut , pe unul din canale si urm rind in ce fel se modi fic elipsa.n cazul in care m surarea se face la mai multe frecven e, pentru determinarea lui ? se prefer raportul: 19de oarece, in rela iile pentru CC' si DD' nu apare
H(?)
(valoare care se modific cu frecven a). Astfel, deoarece amplitudinea semnalului de la intrarea circuitului r mine constant cu modi ficarea frecven ei (CC' constant) sunt necesare nu mai n+1 deter min ri pentru a m sura defazajul la n frecven e.Metoda elipsei nu este indicat cind ?{k?+?/2}, k?Z.3.2 Metoda sincroniz rii cu semnalul de referin Montajul de masura este prezentat in figura 4a, iar imaginea care apar pe ecranul osciloscopului in figura 4b. 4. M surarea defazajului prin metode sincroniz rii cu semnalul de referin .Semnalul y(t), de la iesirea circuitului, se poate scrie sub forma: 20unde: 21T reprezint perioada semnalului, iar to diferen a de timp intre trecerile prin zero cu acela i front ale semnalelor y(t) si x(t). M surnd valorile intermediare to si T, cu rela ia 21, se g se te valoarea defazajului (in grade sau in radiani).Osciloscopul cu un singur canal Y.daca se dispune de un osciloscop cu un singur canal, semna lul de la generator se aplic la intrarea de sincronizare extern a osciloscopului (SINC.EXT). Osciloscopul este folo sit pentru a vizualiza desf urarea semnalului in timp. Baza de timp, indife rent de semnalul vizualizat, este declan at de semnalul de re ferin x(t). M surarea defazajului intre semnalele x(t) si y(t) prin aceast metoda cuprinde dou etape.a.Ini ial, cu comutatorul de intrare al osciloscopului pe po zi ia GND, se stabile te re ferin a de zero vol i. Cu comutatorul K pe pozi ia "0-1" este vizualizat semnalul de referin (care sincronizeaz osciloscopul). Semnalul de la intrarea Y este vizu alizat f r componenta continu (comutatorul de intrare al osci los copu lui pe pozi ia AC). Dup ob inerea unei imagini stabile (re glajul NIVEL al osciloscopului), se pozi ioneaz trecerea prin zero cu front pozitiv a sinusoidei, in dreptul unei grada ii ver ti cale (D in figura 4). Pozi ionarea se face cu reglajul POZITIE X. Se m soar cite diviziuni ocup o perioad a semnalului. Se noteaz aceast valoare cu dT.b.Se trece comutatorul K pe pozi ia "0-2". Nu se mai modific nici unul din reglajele anterioare. daca semnalul este de ampli tudine mic se poate modifica atenuarea canalului Y. Pe ecran apare semnalul de masura, intirziat sau anticipat fa de sem nalul de re ferin (y(t) in figura 4b). Deoarece semnalul care declan eaz ba za de timp a r mas acela i (vezi uBT in figura 4b), diferen a de timp to se masoara intre grada ia vertical D, sta bi lit la punctul an te rior si trecerea prin zero cu acela i front a semnalului y(t). Se noteaz aceast valoare cu dto.Valoarea defazajului, in grade, este dat de rela ia 22: 22Eroarea cu care se masoara dT este invers propor ional lungimea sa in diviziuni. Deasemenea, pentru a observa mai u or puncte le de inter sec ie ale semnalelor cu abscisa, se recomand ca acestea s aib o amplitudine ct mai mare, f r a introduce totu i etajul de in tra re al osciloscopului in regim neliniar.Osciloscop cu dou canale.n acest caz, semnalul de referin x(t) se aplic la intra rea ca na lului CH1, iar semnalul de masura y(t) la intrarea cana lu lui CH2. Sincronizarea se face cu canalul CH1.Vizualiznd ambele canale (CH1 si CH2), in modul alternat sau comutat, pe ecran apar att semnalul de referin ct si de masura. Se deter min dT si dto, f r a mai fi nevoie de fiecare dat s se par curg etapele a si b.4Fazmetrul cu citire direct 4.1 Schema bloc. Func ionare.Fazmetrul cu citire direct (figura 5), au tomatizeaz metoda de masura a defazajelor. Figura 5 Fazmetrul cu citire directa. Schema de principiu. CronogrameSemnalul de referin sR se aplic unui comparator ce produ ce semnalul dreptunghiular sRL. Acest semnal, dup derivare, bas cu leaz un bistabil R-S in starea logic "1". Semnalul de masura sM, in acela i mod, realizeaz tergerea bistabi lu lui. Astfel, la iesirea Q1 a bistabilului se ob ine un sem nal dreptunghiular cu perioa da T. Semnalul ia dou valori {0,E}. Factorul de umplere ?=to/T este variabil, depinznd de to. Acest semnal, aplicat cir cuitului rea lizat cu am pli ficatorul opera ional AO, rezisten a Rf si conden satorul Cf este mediat astfel inct la ie ire se ob ine compo nenta continu : 23Alegnd corespunz tor valoarea tensiunii E, indica ia volt me tru lui este numeric egal cu valoarea defazajului . Figura 6. Caracteris tica static a fazme trului este reprerzentat gra fic in figura 6. Uo este o func ie periodic de , cu perioada 2? si o lege de co res ponden liniar in cadrul u nei pe rioade. Uo( ) are limite la terale in punctele =2k? (k?Z) 24Aceast proprietate se reflect in faptul ca indica ia apa ra tului pentru =2k? este neprecizat . Zgomotul suprapus peste semnale, conduce la modificarea momentelor de basculare ale bistabililor SR, de la perioad la perioad . daca se dore te m surarea unui defazaj de valoare 2k? se im pu ne modificarea sc rii de masura. Pentru scara de masura (-?,?) se trece comutatorul K (figura 5a) pe pozi ia "0-2". Depen den a Uo( ) de vi ne: 254.2 Erori de masura.Prezen a armonicelor.Armonicile semnalelor (de referin sau m sur ) modific tre ce rile prin zero fa de situa ia semnalu lui pur sinusoidal.Un fazmetrul cu un singur canal prelucreaz numai trecerile prin zero cu un anumit tip de front (pozitiv sau negativ); dar informa ia asupra defazajului este con inut si in trecerile prin zero cu front opus. Fazmetrul din figura 5a are dou canale; primul prelucrnd tre cerile prin zero cu front pozitiv ( cnd K="0-1"), iar cel de-al doi lea trecerile cu front negativ. Ie irile celor dou canale sunt sumate. AO sumeaz curen ii celor dou canale realiznd tot odat func ia de mediere.Prin utilizarea unui fazmetru cu dou canale se mic oreaz erorile de masura datorate prezen ei armonicilor.Analiza i influen a armonicilor pare si impare asupra erorilor de masura in cazul unui fazmetru cu dou canale. Exemplifica i cu forme de und .Prezen a zgomotului.Zgo motul altereaz momentele de trece re prin zero ale semna le lor in mod aleator, de la o perioad la al ta. Influen a zgomo tu lui poate fi mic orat , completnd schema faz me tru lui cu dou canale cu un circuit de corec ie (CLC figura 5a). Din analiza tuturor combina iilor posibile ale semnalelor sRL, sML, Q1, Q2, aplicate la intrarea sa, circuitul detecteaz bascul rile fal se ale celor doi bistabili SR, for ind revenirea lor la starea co rec t . De exemplu, semnalul Q1-0 de la iesirea circuitului de co rec ie for eaz bistabilul CBB1 in starea Q1=0.5Desfa urareFigura 75.1 Se realizeaz un filtru trece jos R-C (Figura 7). Se noteaz valoarea si to le ran a rezisten ei R si condensato ru lui C. Se deseneaz caracteristica de faz , caracteristi ca asimp to tic de amplitudi ne si se calcu leaz valoarea frecven ei de atenuare la 3dB, notat ft.5.2 Se masoara caracteristica de amplitudine a filtrului, determi nin du-se atenuarea in banda de trecere, fracventa de t iere si pan ta. Rezulta tele masuratorilor se reprezint pe graficul desenat la punctul 0. Comenta i diferen ele. Detalii practice de masura sunt prezentate in paragrafele 2 si 3.5.3 Se masoara defazajul, prin metoda elipsei si a sincroni z rii, la 5 frecven e: i se completeaz tabelul: AA?BB?toT m1 m2?1?2f1f2f3f4f5unde AA?,BB? sunt valori intermediare m surate cu metoda elipsei, to,T m surate cu metoda sincroniz rii, iar m1,2 valorile m surate pentru defazaj, cu erorile de masura corespunz toare, ?1,2.5.4 Fazmetrul cu citire direct .a) Se calculeaz tensiunea E astfel incit cu voltmetrul nu me ric, pe scara 20V, s se citeasc valoarea de fa za jului in gra de. Se apas butonul de calibrare al fazmetrului si se re gleaz po ten iome trul Rf (figura 5) pn cnd valoarea indicat de volt metru este 360.b) Se masoara caracteristica de faz a filtrului pentru frec ven ele f1..f5. Se compar cu valorile m1,2. Dis cu ie.c) Se vizualizeaz si se reprezint formele de und ale semna le lor: sRL, sML, sRd, sMd, Q1, U2 (K=0-1) pentru f3.d) Se urm re te dependen a dintre indica ia fazmetrului si nivelul semnalului de referin a si se complecteaz tabelul: 1 2 3 4f1f2f3Defazajele 1..4 sunt m surate pentru atenu rile 0dB, 10dB, 20dB, 30dB ale semnalului de referin fa de amplitudinea 1V. Dis cu ie.
