Mérés laboratórum 2 - 5. mérés ellenőrző kérdései

Ez az oldal a korábbi SCH wiki-ről lett áthozva. Az eredeti változata itt érhető el.

Ha úgy érzed, hogy bármilyen formázási vagy tartalmi probléma van vele, akkor kérlek javíts rajta egy rövid szerkesztéssel.

Ha nem tudod, hogyan indulj el, olvasd el a migrálási útmutatót

vissza a Mérés labor 2. tárgyhoz

---

1. Mi a kapu ún. transzfer karakterisztikája?

A logikai áramkörök esetében a transzfer karakterisztikán a feszültség-transzfer karakterisztikát értik, azaz hogyan változik a kimenő feszültség a bemenő feszültség függvényében egy adott áramkörnél.

2. Hogyan értelmezik a komparálási feszültséget?

A karakterisztikának azt a pontját, melynél a kimenő feszültség megegyezik a bemenő feszültséggel, komparálási pontnak nevezik, és az ehhez a ponthoz tartozó feszültség az Uk komparálási feszültség.

3. Hogyan határozható meg a transzfer karakterisztikából a komparálási feszültség?

Ha az áramkör u_ki = f(u_be) transzfer karakterisztikája ismert, akkor arról az UK feszültségkönnyen leolvasható. Nem invertáló jellegű áramkör esetén az origóból indított m = 1 meredekségű egyenes (az u_be = u_ki pontok helye) a transzfer karakterisztikát az UL, UK, UH feszültségű pontokban metszi. Invertáló jellegű áramkör esetén az origóból indított m = 1 meredekségű egyenes a transzfer karakterisztikát csak az UK feszültségű pontban metszi.

4. Rajzoljon fel egy mérési elrendezést logikai kapu transzfer karakterisztikájának felvételéhez!

Ezen a helyen volt linkelve a transzferk.png nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

innen van a többi is

5. Hogyan határozható meg egyszerűen egy kapu komparálási szintje olyan kétcsatornás oszcilloszkóppal, melynek nincs X-Y üzemmódja.

A bemenet és kimenet jelalakját ábrázoló csatornák nulla szintjét a képernyőn ugyanoda állítjuk. Ekkor a kimenő és bemenő jel feszültséghelyesen rajzolódik egymásra, és a két jel metszéspontja adja a komparálási feszültséget.

6. Hogyan határozható meg a logikai kapu worst-case zavarfeszültség-tűrése?

A statikus worst-case zavarfeszültség-tűrés (worst-case noise margin) a logikai szintek worst-case specifikációjából egyértelműen meghatározható:

U_ZML = U_ILmax - U_OLmax
U_ZMH = U_OHmin - U_IHmin

7. Hogyan határozható meg a logikai kapu tipikus zavarfeszültség-tűrése ún. egyedi zavarást feltételezve?

Az átlagos paraméterű áramkörök névleges hőmérsékleten és névleges tápfeszültségen mutatott zavartűrése, a tipikus zavarvédettség meghatározásánál meg kell különböztetni az ún. egyedi zavarást és az ún. lánczavarást. Egyedi zavarás esetében a zavart bemenetű jelvevő áramkör utáni hálózatrészben nincs zavarás, és a helyes logikai állapot fennállását a hálózatrész kimenetén, a zavart áramkör utáni n-edik elem kimenetén ellenőrizzük. Az egyedi zavarás feltételezése azt a gyakorlati esetet közelíti, amikor egy berendezés modulokból (pl. kártyákból) épül fel, és a modulokat összekötő, viszonylag hosszú jelvezetékeken lényegesen nagyobb zavarjelek keletkeznek, mint a modulokon belüli rövid összekötő vezetékeken.

Az L állapotban a tipikus zavarfeszültség-tűrés:

U_ZtL = U_K - U_L

A H állapotban a tipikus zavarfeszültség-tűrés:

U_ZtH = U_H - U_K

8. Hogyan értelmezik a lefutási időt?

A fel- ill. lefutási idő általánosan elfogadott meghatározása: Az állandósult feszültségértékek közti tartomány 10% és 90% közti részén való áthaladás ideje.

9. Hogyan definiálják a jelterjedési időt a TTL logikai áramköröknél?

A bemeneti jel megváltozásától a kimeneti jel megváltozásáig eltelt idő a jelterjedési idő. Még pontosabban: a kimenet H->L és L->H változása sem ugyanannyi idő alatt zajlik le általában, így a jelterjedési idő a két érték számtani átlaga.

A TTL-nel a feszultségszint nem a tápfelszülség 50% hanem csak 30%. A TTL, TTT-LS áramköröknél (SN74', SN74LS' sorozatok) a jelváltási idő 10 ns nagyságrendű. A jelvezetékek fajlagos késleleltetési ideje kialakítástól függően 5 - 10 ns/m.

10. Hogyan értelmezik az előkészítési időt?

Az adatjelnek egy bizonyos idővel a órajel éle előtt stabilnak kell lennie.

11. Hogyan értelmezik a tartási időt?

Az adatjelet az órajel éle után még legalább a megadott ideig nem szabad megváltoztatni (pl. órajel után a flip-flop bemenetén az adatot még ennyi ideig kell stabilan tartani).

5. mérés ellenőrző kérdései (ötéves képzés)

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: [math]$A_u\mathrm{[dB]} = 20\log_{10} \frac{U_{\mathrm{aki}}}{U_{\mathrm{abe}}}$[/math]
Teljesítményerősítés meghatározásánál: [math]$A_p\mathrm{[dB]} = 10\log_{10} \frac{P_{\mathrm{ki}}}{P_{\mathrm{be}}}$[/math]

2. Egy erősítőt vizsgálunk. A bemenetre 0,5 V_eff értékű, sávközépi frekvenciájú jelet adunk. A kimeneten 10 V_eff értéket mérünk. Mekkora az erősítés dB-ben?

[math]$A_u\mathrm{[dB]} = 20 \log \frac{U_{\mathrm{aki}}}{U_{\mathrm{abe}}} = 20 \log \frac{10}{0,5} = 20 \cdot 1,3 = 26dB$[/math]

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?

A -3dB ~0.7-szeres (1/sqrt(2)) erősítést jelent, így kb. 7V_eff a kimenő jel feszültsége.

(a -3dB relatív erősítés a ~26dB-hez képest, azaz az erősítés ~23dB=20log(A)-> A=10^(23/20)=~14,12 (ami egyébként 20*~0,7, tehát stimmel az erősítés és dB közti számítás) 0,5Veff*14,12=kb 7,06Veff) (by Poro)

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 1/sqrt(2) (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.

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. Hogyan mérjünk fázistolást oszcilloszkóppal?

Az oszcilloszkópos mérésnél a fázistolás legegyszerűbben a bemenő és kimenő jel közti időeltolódásból határozható meg. Az időeltolódás kétcsatornás oszcilloszkóp esetén a bemenő és a kimenő jel egyidejű felrajzoltatásával meghatározható. A fáziseltolódásnek nem is a tényleges idejét célszerű meghatározni, hanem a periódusidőre vonatkoztatott relatív értékét. Ez esetben ugyanis az oszcilloszkóp ún. idő-skálafaktor hibája kiesik.
A leolvasási hibák csökkentésére az egyes csatornák erősítésének értékét és a vízszintes időeltérítést úgy célszerű beállítani, hogy a jel egy periódusának ábrája viszonylag nagy legyen a képernyőn. Továbbá a szinuszjel időméréshez kiválasztott pontja (feszültségszintje) a jel meredekebb részén legyen, a vízszintes irányú leolvasási hiba csökkentésére. Egy kedvező választás a nullátmenet.
A beágyazott mikroszámítógépet tartalmazó digitális oszcilloszkópok ezt a mérést általában automatikusan is el tudják végezni.

Ezen a helyen volt linkelve a faziseltolodas.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

8. Milyen skálázásúak a Bode-diagram tengelyei?

A vízszintes tengelyen a frekvencia logaritmikus skálázású.
Íme egy Bode-diagram példaként:

Ezen a helyen volt linkelve a bodediagram1.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

És egy Matlab által generált üres diagram:

Ezen a helyen volt linkelve a bodediagram2.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

9. 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 (mínusz végtelen Hz-nál vízszintesen indul a karakterisztika, majd a pólusnál -20dB/dekád meredekséggel csökkenni kezd).

10. 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)

11. 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.

12. Egy aluláteresztő jellegű jelcsatorna felső határfrekvenciája 5 kHz. Az átviendő alapsávi jel 4 állapotú. Mekkora az elméleti csatornakapacitás?

L = 4
C = 2*B*log₂L = 20 kbit/s

13. Hogyan értelmezik általában a felfutási időt?

• Felfutási idő*: a csúcsérték egytized és kilenctized része közötti időtartam az impulzus felfutó élén.

14. Hogyan értelmezik a túllövést?

Az alábbi választ az új szabtech jegyzetből szedtem. A könyv túllendülést említ, de gyanítom, hogy ezek szinonímák.

"A [math]\sigma[/math] százalékos túllendülést az alábbi összefüggéssel definiáljuk:

[math]\sigma = \frac{y_{max}-y_{all}}{y_{all}}*100\\lt math\gt %" (Keviczky, Bars, Hetthéssy, Barta, Bányász: Szabályozástechnika, 25. o.) Az ábra alapján itt \lt math\gt y_{max}[/math] a jelnek a túllövés során elért maximális értéke, [math]y_{all}[/math] pedig az állandósult érték.

-- Földe - 2006.10.02.

15. Milyen komponensei vannak egy f1 frekvenciájú, szimmetrikus négyszögjel spektrumának? Milyen a lefutású a spektrum "burkológörbéje"?

Van egy DC(egyenáramú)komponense, egy alapharmonikusa illetve az alapharmonikus páratlan számú többszöröseinél felharmonikusai. Pl. 3kHz-es négyszögjel esetén az alapharmonikus 3kHz-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.

16. Milyen közelítő összefüggés van az oszcilloszkóp analóg részének határfrekvenciája ( f_h ) és saját felfutási ( t_r ) ideje közt?

t_r = 0,35 / f_h

17. 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.

Ezen a helyen volt linkelve a szem1.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

18. Mit jelent az, hogy a szem-ábra "nyitott"?

A "szem függőleges nyitottsága" az amplitúdó tartalékot jellemzi, a "szemnyílás szélessége" pedig az időzítési tartalékot.

Ezen a helyen volt linkelve a szem2.jpg nevű kép a régi wiki ezen oldaláról. (Kérlek hozd át ezt a képet ide, különben idővel el fog tűnni a régi wikivel együtt)

Ha a soros porton túl nagy baud ratettel küldjük a jelet a szem-ábra elkenődése azt jelenti hogy a jel nem lesz visszaállítható. (14400 baudnál például)

-- DeakPeter - 2007.04.05.