1 Einführungslabor: Signalübertragung am RC

HAW Hamburg
Fakultät TI – Dep. M &P
Institut für Antriebs- und Regelungstechnik
März 2011
Versuchstag:
Protokollant:
Datum der Protokollabgabe:
Betreuer:
Testat:
Einführungslabor: Signalübertragung am RC-Glied
1. Grundlagen
In diesem Versuch soll die Spannungsübertragung an einem RC-Glied untersucht werden.
Dabei fällt eine Wechselspannung Ue über einer Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes R mit
einem Kondensator C ab, vgl. Bild 1. Die Ausgangsspannung Ua wird nur über dem Kondensator
abgegriffen.
Für die Auswertung nötige Definitionen:
•
u
Amplitude û
Als Maß für die maximale Auslenkung eines
sinusförmigen Spannungsverlaufs u(t) um seine
Mittellinie lässt sich die „Amplitude“ definieren:
t
Amplitude der Eingangsspannung:
Amplitude der Ausgangsspannung:
•
ûe
ûa
Die Dauer einer Schwingung ist die Periodendauer T. Ihr
Kehrwert wird als Frequenz f bezeichnet und in der
Einheit Hertz [ Hz ] gemessen.
1 Hz = 1 Schwingung pro Sekunde = 1/s.
u
Periodendauer T
t
•
Die doppelte Amplitude, also die Auslenkung vom
Maximum bis zum Minimum ist der „Spitze-Spitze-Wert“ uss.
zurück zum Versuch:
Die Amplitude am Ausgang wird sowohl von Amplitudenänderungen als auch von Frequenzänderungen
der Eingangsspannung beeinflusst. Im Versuch soll nur der Frequenzeinfluss untersucht werden.
Um den Einfluss schwankender Amplituden am Eingang zu unterdrücken, wird eine Normierung
vorgenommen: die Bildung von ûa / ûe. Da die Amplituden von Ein- und Ausgangsspannung proportional
1
zueinander sind, hängt der Wert des Quotienten ûa / ûe nicht mehr von der Eingangsamplitude ab,
sondern nur noch von der Frequenz. Dieses „Amplitudenverhältnis“ lässt sich aus der Messung der
Spitze-Spitze-Werte einfach bestimmen:
u ass 2 * û a û a
=
=
u ess 2 * û e û e
2. Aufgabenstellung
Ein RC-Glied wird mit einer Spannung versorgt. Spannungsquelle ist eine Signalbox, die es ermöglicht,
im Rechner vorgegebene Signalverläufe als Spannung auszugeben. In diesem Fall soll ein sinusförmiger Verlauf eingestellt werden mit einstellbarer Amplitude und Frequenz. Die so erzeugte Spannung
wird auf das RC-Glied gegeben und gleichzeitig zur Auswertung auf einem Kanal eines xt-Schreibers
aufgezeichnet. Das entstandene Ausgangssignal des RC-Glieds wird auf dem zweiten Kanal des
Schreibers aufgezeichnet. Bild 2 zeigt den Versuchsaufbau.
RC-Glied
+
E
+-
+-
GND
Signalbox
Bild 2: Versuchsaufbau
A
Signalerzeugung mit Rechner und Signalbox,
RC-Glied und xt-Schreiber
Der zeitliche Verlauf von Ein- und Ausgangsspannung wird mit einem xt-Schreiber aufgezeichnet, vgl.
Bild 2.
Dokumentieren Sie den Verlauf von Ein- und Ausgangsspannung am RC-Glied mit dem Schreiber.
Führen Sie die Messung für 0,30 Hz, 0,40 Hz, 0,50 Hz, 0,60 Hz und 0,70 Hz durch.
Stellen Sie dafür am Rechner eine Sinusspannung mit folgenden Parametern ein:
Faktor: 0,1 / Wert: 3,0 – 7,0 / Offset: 5 V / Amplitude: 4 V; Ausgabekanal: Letzte Zeile mit „…/ao0“
auswählen! Stellen Sie am RC-Glied T1 = 3 s ein. Der xt-Schreiber soll mit 6 cm / min laufen.
3.
Auswertung
Erstellen Sie ein Diagramm aus Ihren Messwerten: Bilden Sie zu jeder Messung den Quotienten aus
[Amplitude der Ausgangsspannung ûa] / [Amplitude der Eingangsspannung ûe]. Damit erhalten Sie zu
jeder Messung ein Wertepaar: (ûa / ûe; f)
Tragen Sie die 5 entstandenen Wertepaare ins Diagramm ein:
ûa/ ûe
Erstellen Sie ein zweites Diagramm aus denselben Wertepaaren. Teilen
Sie dafür beide Achsen logarithmisch ein!
Wie hat sich der entstandene Graph verändert?
4.
Bewertung der Ergebnisse
Beurteilen Sie die Gestalt des Graphen in der linearen bzw. logarithmischen Darstellung.
Wie erklären Sie aufgetretene Abweichungen vom idealen Kurvenverlauf?
Viel Erfolg ☺ bei der Durchführung!
2
f