Mérés laboratórium 3 - 2. mérés ellenőrző kérdései
1. Hogyan értelmezik a dB-t?
A méréstechnikában az erősítést a számértékével jellemzik, a híradástechnikában rendszerint egy logaritmikus skálát, a deciBel (dB) skálát használják.
Feszültségerősítés esetén:
Au [dB] = 20 log (Uaki / Uabe)
Teljesítményerősítés meghatározásánál:
Ap [dB] = 10 log (Pki / Pbe)
2. Egy erősítőt vizsgálunk. A bemenetre 0,5 Veff értékű, sávközépi frekvenciájú jelet adunk. A kimeneten 10 Veff értéket mérünk. Mekkora az erősítés dB-ben?
Au [dB] = 20 log (Uaki / Uabe) = 20 log (10 / 0,5) = 20 * 1,3 = 26 dB
3. A fenti erősítő esetében, változatlan bemenő jelszintet feltételezve, mekkora feszültséget fogunk mérni a kimeneten az erősitő -3dB-es felső határfrekvenciáján? És az erősitő -3dB-es alsó határfrekvenciáján?
Igen ám, viszont nem gondoljátok, hogy ha -3dB az erősítés, akkor a kimeneti feszültség kisebb kell hogy legyen, mint a bemeneti?
a képlet helyesen:
20*log(A/0.5) = -3 , mert a feladat írja hogy a bemenet megegyezik az előző feladattal, és a kimenetre vagyunk kíváncsiak
így az eredmény: 0.708*0.5 ~= 0.354V (Gácsi)
Mivel a felső és alsó határfrekvencián az erősítés mértéke azonos, így a kimeneti feszültség értéke is.
4. A 34401A típusú multiméter bementére egy 2 Vpp nagyságú, +1 V ofszet feszültségű, 600 Hz frekvenciájú szinuszjelet adunk. Milyen értéket fog mutatni a multiméter AC V üzemmódban (VAC kijelzés)? Milyen értéket fog mutatni a multiméter DC V üzemmódban (VDC kijelzés)?
AC V: a multiméter a váltóáramú komponens effektív értékét méri, ez [math]\frac{1}{\sqrt{2}}[/math] (1V a szinuszjel csúcsértéke, gyökkettő a szinusz alatti terület, ld. 220V)
DC V: a multiméter csak az egyenáramú komponenst méri ebben a módban, így +1V az eredmény (ez egyenlő az ofszet feszültséggel, vagyis azzal, hogy mennyivel van eltolva a jel a 0-tól függőlegesen)
5. Minek a mértékegysége a Baud?
Jelváltási sebesség. A baud (ejtsd: bód) a telekommunikációban és az elektronika területén a „jelarány” mértéke, amely megmutatja, hogy egy adott átviteli media esetén hány modulált jelet továbbítottak 1 másodperc alatt.
6. Milyen esetben egyezik meg a jelváltási sebesség az adatátviteli sebességgel?
Ha olyan kódolást alkalmaznak, aminél 1 bithez pontosan egy jelváltás tartozik. (Abban az esetben, ha kiegészítő biteket, pl. a startbit, CRC is adatnak tekintjük.)
Ahhoz, hogy egy jel egy bitet kódoljon a következő kell: ha V a használt jelszintek száma, M a jelváltási sebbesség (Baud-ban), akkor D = M * log2(V) az adatátviteli sebesség. Tehát V=2 esetén, azaz bináris jelnél lesz a jelsebesség és az adatsebesség azonos.
7. Milyen skálázásúak a Bode-diagram tengelyei?
A vízszintes tengelyen a frekvencia logaritmikus skálázású.
Íme egy Bode-diagram példaként:
És egy Matlab által generált üres diagram:
8. Egy hálózat (pl. erősítő, szűrő, jelcsatorna-modell) átvitelét leíró függvény frekvenciafüggő része egyetlen pólust tartalmaz, zérusa nincs ( a = 1/(s-p1) ). Milyen a frekvenciafüggés jellege? (aluláteresztő, felüláteresztő, sáváteresztő, sávzáró)
Alulátresztő (0Hz-nél vízszintesen indul a karakterisztika, majd a pólusnál -20dB/dekád meredekséggel csökkenni kezd).
9. Tételezzük fel, hogy az átviteli függvény csak egyetlen pólust tartalmaz. Milyen meredekségű lesz az átvitel "levágása" a határfrekvencia felett?
-20dB/dekád (ld. Szabályozás technika ea. 2005.10.21)
10. Mekkora a B sávszélességű, zajmentes csatorna maximális adatátviteli sebessége, ha a jel V diszkrét szintből áll?
Nyquist elmélete szerint: maximális adatátviteli sebesség = *2*B*log2(V) bit/s*. A mérésnél majd V helyére 2, B helyére pedig a -3dB értéknek megfelelő határfrekvencia kerül.
11. Egy aluláteresztő jellegű jelcsatorna felső határfrekvenciája 5 kHz. Az átviendő alapsávi jel 4 állapotú. Mekkora az elméleti csatornakapacitás?
L = 4
B = 5
C = 2*B*log2L = 20 kbit/s
12. Milyen komponensei vannak egy f1 frekvenciájú, szimmetrikus négyszögjel spektrumának? Milyen lefutású a spektrum "burkológörbéje"?
Van egy DC(egyenáramú)komponense, egy alapharmonikusa illetve az alapharmonikus páratlan számú többszöröseinél felharmonikusai. Pl. 3 kHz-es négyszögjel esetén az alapharmonikus 3 kHz-nél látható, az első felharmonikus 9 kHz-nél. A mérésben majd látni fogjuk hogy az aluláteresztő szűrő amit csatornaként használunk 3kHz-nél csak az alapharmonikust engedi át, így a négyszögjel a kimeneten szinte teljesen tiszta szinusz lesz. A spektrum burkológörbéje sin(x)/x.
13. Mire használják a szem-ábrát?
A szem-ábrát (eye-diagram) a digitális jelek torzulásának, "elkenődésének" vizsgálatára használják az átviteltechnikában.
A szem-ábra felvételénél az összes vizsgált kombinációhoz tartozó elemi jelet (bit-jelalakot) egymásra rajzolják az adatjel időzítő jeléhez szinkronizálva, és így jelenítik meg a képernyőn. Az így kapott ábra egy bitnyi része hasonlít egy emberi szemre, innen eredeztethető az elnevezés.
A szem-ábrán a csatorna véges sávszélessége, frekvenciafüggő futási ideje által okozott alaktorzuláson kívül a csatorna saját zajának hatása is megjelenik.
14. Mit jelent az, hogy a szem-ábra "nyitott"?
A "szem függőleges nyitottsága" az amplitúdó tartalékot jellemzi, a "szemnyílás
szélessége" pedig az időzítési tartalékot.
Ha a soros porton túl nagy baud rate-tel küldjük a jelet a szem-ábra elkenődése azt jelenti hogy a jel nem lesz visszaállítható. (14400 baudnál például)
15. Nevezzen meg 3 hasznos LabVIEW funkciót, amely segítséget nyújt a hibakeresésben (debuggolásban)!
- Végrehajtás szemléltetése (izzólámpa ikon)
- A törött nyílra kattintva megtudhatjuk, hogy hol van szintaktikai hiba
- Jobb egérgombbal a vezetékre rakható probe (kijelzi a huzalon "áramló" adatot)
- Huzalozás adatainak folyamatos elmentése a végrehajtás során
- Belépés SubVI-be, Kilépés SubVI-ből, SubVI átlépése.
16. Mi a különbseg a FOR és a WHILE ciklusok között LabVIEW-ban?
A FOR ciklusnak van ciklusszámlálója (i, Iteration Terminal), a ciklusok számát pedig az N bemeneti változó (Count Terminal) értéke határozza meg. A ciklus 0-tól N-1-ig fut.
A WHILE ciklusnak van ciklusszámlálója (i, Iteration Terminal). Legalább egyszer lefut. A ciklusok számát a ciklusfeltétel (Conditional Terminal) szabja meg.
17. Hogyan valósítana meg egy if-then-else jellegű struktúrát LabVIEW-ban?
Egy olyan case struktúrával, aminek logikai kiválasztó bemenete van (2 case-es, logikai 0/1). Ezt a logikai kiválasztó jelet előállíthatja például egy komparátor.
-- VMiklos - 2007.10.25.
-- dnet - 2008.10.27.
-- Tóth Gábor - 2010.12.01.
bonusz:
Ajánlom mindenki figyelmébe hogy nézze át erre a mérésre a feszültségosztást, mert van olyan labor ahol bemeneti feszültségből egy ellenállás hálózaton ki kell számolni mekkora feszültség esik valamelyik ellenálláson. Esetleg Ohm törvényt, ellenálláson disszipált teljesítményt is kérdeznek.
-- Luzsan - 2009.11.23.
18. Egy Thevevin-helyettesítőképben adott Ut, Rt, Rg. Mennyi Ug?
Ut=(Ug*Rt)/(Rg+Rt)
19. Egy fekete doboznál a következő frekvenciafüggő kimeneti értékeket mérjük Ug=1V gerjesztés mellett: U1(f=100Hz)=0.01V; U2(f=500Hz)=0.1V; U3(f=5kHz)=0.707V. Milyen típusú szűrőt valósít meg a rendszer és mekkora a határfrekvencia értéke? Ez milyen határfrekvencia? Rajzolja fel az átvitelt!
Felüláteresztő szűrő. A gerjesztés 1V, az U1,U2,U3 értékeket behelyettesítve (20*log(Ui/Ug)) sorra -40dB, -20dB, -3dB jön ki. Tudjuk, hogy a -3dB-nél kell lennie a határfrekvenciának, ezért az 5kHz.
