חשמל: ניסויים E2+E1 הכרת מכשור מדידה

Transcript

1 הטכניון מכון טכנולוגי לישראל הפקולטה להנדסה ביו-רפואית מעבדה בהנדסה ביו-רפואית חשמל: ניסויים E2+E3 מבוא למעגלים חשמליים מעגלים אנלוגיים מעגלים ספרתיים חשמל: ניסויים E2+E1 עמוד 1 מתוך 45 עדכון אחרון: 32/12//213

2 סעיפי החוברת נושא הסברים כלליים ונוהלי בטיחות במעבדה רקע: הכרת מכשור ספק כוח רב מודד ספרתי )רמ"ס( מחולל אותות משקף (scope) מטריצת חיבורים board) (bread רקע: הכרת רכיבים זיהוי נגדים, קבלים וסלילים ע"פ צבעם וסימונם מבנה חיווטים: סוגי בידודים, סיכוכים, כבלים קואקסיאליים יישום טרנזיסטור במקור זרם רקע: הגדרת מושגי מדידה שאלות הכנה פירוט רכיבי הניסוי מהלך הניסוי חלק 0 )שבוע 0( מהלך הניסוי חלק 1 )שבוע 1( נספח 0: דפי עבודה למהלך הניסוי נספח 1: דפי עזר לשרטוט מעגלים נספח 3: דפי הנחיה וערכי רכיבים עמ' עמוד 2 מתוך 45

3 בטיחות כללי תמצית הנחיות בטיחות מובאת לידיעת הסטודנטים כאמצעי למניעת תאונות בעת ביצוע ניסויים ופעילות במעבדה. מטרתן להפנות תשומת לב לסיכונים הכרוכים בפעילויות המעבדה, כדי למנוע סבל לאדם ונזק לציוד. אנא קראו הנחיות אלו בעיון ופעלו בהתאם להן. מסגרת הבטיחות במעבדה אין לקיים ניסויים במעבדה ללא קבלת ציון עובר בקורס בטיחות חשמל. לפני התחלת הניסויים יש להתייצב בפני מדריך הקבוצה לקבלת הנחיות בטיחות ותדריך ראשוני. אין לקיים ניסויים במעבדה ללא השגחת מדריך. מדריך הניסוי אחראי להסדרי המעבדה ; הטה אוזן קשבת להוראותיו ונהג על פיהן. עשו ואל תעשו יש לידע את המדריך על מצב מסוכן וליקויים במעבדה ובסביבתה. לא תעשה פעולה העלולה לסכן את הנוכחים במעבדה. לכל אמצעי והתקן במעבדה יעוד מוגדר. אלתורים הם הגורם הראשי לתאונות. אין לעשן במעבדה ואין להכניס דברי מאכל או משקה. בסיום הפעולות יש להשאיר את השולחן נקי ומסודר. בטיחות חשמל המעבדה מצוידת במגני זרם פחת אך זכור שהם אינם מקנים בטחון מלא נגד התחשמלות. לביטחונך הקפד להשתמש אך ורק בשקעים שלמים ותקינים. הקפד להשתמש אך ורק בכבלי חשמל שבדודם אינו פגום והתקע מחוזק כראוי. אסור לתקן או לפרק ציוד חשמלי כולל החלפת נתיכים המותקנים בתוך הציוד ; יש לדווח לאחראי הטכני במעבדה. אין לפתוח את ארון החשמל המרכזי, אלא בעת חירום וזאת לצורך ניתוק המפסק הראשי. ניתוק זרם החשמל במעבדה יש מפסק חירום זהה את מקומו. בעת חירום יש לנתק מיד את זרם החשמל. בעת אירוע מקומי ניתן להפעיל את המתג בעמדת העבודה. עמוד / מתוך 45

4 בטיחות אש במעבדה ממוקמים מטפי כיבוי אש ותיק עזרה ראשונה זהה מקומם. השימוש בהם בשעת חירום ניתן להיעזר בסגל המעבדה. יציאות חירום במעבדה יש פתח חירום. הכר אותו. בארוע חירום הדורש פינוי, כגון שריפה, פתח החירום הנגיש ביותר. יש להתפנות מיד מהמעבדה דרך דיווח בעת אירוע חירום יש לדווח מיידית למדריך ולסגל המעבדה על כל מקרה כולל "כמעט תאונה". המדריך ידווח מיידית לקצין הביטחון בטלפון: במידה ואינו יכול לעשות כך, ידווח אחד הסטודנטים לקצין הביטחון. לפי הוראת קצין הביטחון, או כאשר אין יכולת לדווח לקצין הביטחון, יש מכבי אש: 102. מגן דוד אדום: 101, לדווח, לפי הצורך - משטרה: 100, בנוסף, יחידת סגן המנמ"פ לענייני בטיחות: / , עמוד 5 מתוך 45

5 הכרת מכשור הכרת מכשור המדידה הכרת מכשור אלקטרוני מעבדתי בסיסי ובצוע מדידות בעזרתו. הציוד כולל את חמשת המכשירים הבאים: א. ספק כוח, תפקידו לספק מתח ישר (DC) אשר מפעיל את האלקטרוניות. המערכות ב. רב מודד ספרתי רמ"ס Multimeter) (DMM - Digital. מכשיר זה מאפשר למדוד את חמשת הפרמטרים העיקריים והם : מתח, זרם, התנגדות, תדר וזמן מחזור. ג. מחולל אותות Generator) (Signal. בעזרת מכשיר זה ניתן לייצר אותות משתנים בזמן. ביכולתנו לשלוט בצורת האות )סינוס / משולש / מרובע(, בתדר האות, בעוצמת המתח (Offset) DC וכן להוסיף מתח ישר. ד. משקף (Scope) דו - ערוצי או יותר, המאפשר הצגת האות ומדידת פרמטרים של האות על גבי המסך. ה. מטריצת חיבורים Board) (Bread בעזרתה ניתן לחבר רכיבים חשמליים במעגל וליצור צמתים מבוקשים. 1. ספק כוח (Power-Supply) תפקידו של ספק הכוח להמיר את המתח המתקבל מהרשת 50Hz) /220V) למתח ישר (DC) מיוצב ובעוצמה נמוכה כגון,5V -,12V 12V וכדומה. בציור 1 מתואר מעגל סכמתי של ספק כוח: איור 0 עמוד 4 מתוך 45

6 א. נקודות למחשבה: מהי השפעת סידור הדיודות המתואר על זרם החילופין? מהן הדרישות מהמסנן המתואר בסכמה? מה יכולים להיות רכיביו )אנלוגיים(? איזה מבנה, מבין האפשרויות להלן, מתאים ביותר למסנן הרצוי? ב. ג. C C R R L R R איור 2 בניסוי זה תלמדו להשתמש בספק מתוצרת, MATRIX מדגם MPS-3003LK-3 א. נתוני טכניים ספק כוח מכיל בתוכו 3 ספקי כוח נפרדים )ראו איור 3( הראשון )ימני( מהם הוא ספק מתח קבוע של 5V ויכולת הספקת זרם עד 3A. שני האחרים מסוגלים לספק מתח בעוצמה של עד 30V עם יכולת הספקת זרם של עד 3A. את שני האחרונים ניתן להפעיל כך שיפיקו עוצמת מתח זהה אך בקוטביות הפוכה, ניתן לחברם בטור ולשלוט במתח כ"א עצמאית או לחברם במקביל כך שאחד.(Master) נשלט ע"י השני (Slave) חשוב לזכור כי הספקים הללו הנם "צפים" בציור 3 מופיע הפנל הקדמי של הספק: ולא מחוברים להארקה. עמוד 6 מתוך 45

7 איור 1 את פירוט הלחצנים ותפקידם ניתן למצוא ב- data sheet של הספק. (GND) - נקודה זו מחוברת בתוך המכשיר לגוף וכן להארקת היסוד של הבניין. שימו לב כי נקודות GND אינן מהוות נקודות COMMON של/או בין הספקים אלא נקודת חיבור אפשרית אל הארקת היסוד. 2. רב מודד סיפרתי רמ"ס multimeter) (digital המכשיר נועד למדידת מתח )ישר וחילופין(, מדידת זרם )ישר וחילופין(, מדידת התנגדות ובדיקת רציפות ודיודה. כמו כן, מתאפשרת מדידת קיבוליות, טמפ' וטרנזיסטור. הרמ"ס במעבדה זו הינו מסוג תוצרת,UNI-T מדגם.UT803 א. נתונים טכניים ותפקידי הבקרים איור 0 רב מודד ספרתי מתוצרת UNI-T עמוד 7 מתוך 45

8 בציור 4 מופיע מראה הפנל הקדמי של המכשיר. הפנל הקדמי של המכשיר כולל שורת אופקית )4( של לחצנים. על כל לחצן מופיעה כתובית המציינת את תפקידו. תפקודי הרמ"ס נקבעים ע"י בורר חוגה )1(. אל הרמ"ס יש לחבר כניסות בהתאם לדרישת המדידה מתוך שורת המחברים האופקית )3(, למשל מדידת זרם מתבצעת ע"י חיבור כניסה יעודית למדידת זרם ושונה מכניסת מתח רגילה )אופי המדידות שונה(. מדידת הרמ"ס מוצגת ע"ג הצג )0(. להכרת המכשיר יש לעיין ב- sheet data המתאים המופיע באתר. ב. מדידת מתח מדידת מתח מבוצעת על ידי חיבור הנקודות (Input),V COM במכשיר. פעולת החיבור זהה במדידת מתח חילופין או מתח ישר אך יש להקפיד ולהפעיל את הרמ"ס לסוג המתח על ידי בחירת בורר החוגה ל- DCV עבור מתח ישר או ACV עבור מתח חילופין. הרמ"ס מיועד למדידת מתח סימטרי. התנגדות הכניסה של מד המתח במכשיר היא.10MΩ בתחום מדידה קטן מ-.3GΩ התנגדות הכניסה היא 600mV במצב מדידה DCV רמ"ס מודד מתח ממוצע (Average) במצב מדידה ACV רמ"ס מודד מתח.RMS דיוק המדידה תלוי בתחום המדידה בו המכשיר נמצא בהתאם למצב כפתור.Range ד. מדידת זרם מדידת זרם דורשת פתיחת המעגל החשמלי וחיבורו מחדש דרך מד הזרם. מדידת זרם מבוצעת על ידי חיבור בטור של הנקודות μa/ma ו- COM במכשיר אל המעגל הנמדד (הסימון μa/ma מציין את ההדק עם פוטנציאל גבוה "חיובי" והסימון COM מציין את ההדק עם פוטנציאל נמוך - "שלילי"(. פעולת החיבור זהה במדידת זרם חילופין או זרם ישר אך יש להקפיד ולהפעיל את הרמ"ס לסוג הזרם על ידי לחיצה על כפתור.SELECT הרמ"ס מיועד למדידת זרם סימטרי. במצב DCIרמ"ס מודד זרם ממוצע (Average) במצב ACI רמ"ס מודד זרם.RMS התנגדות הכניסה של מד הזרם משתנה בין תחומי המדידה. בתחומי זרמים של אמפרים בודדים התנגדות הכניסה יותר קטנה מאשר בתחומים של.mA לכל תחום זרם מדידה קיים fuse אחר, הנפרץ תחת זרם overload שונה. עמוד 8 מתוך 45

9 . ה. מדידת התנגדות מדידת התנגדות מבוצעת על ידי חיבור הנקודות (Input),Ω COM במכשיר אל הנגד ולחיצה על SELECT עד שיופיע הסימון הנמדד והעברת הבורר )1( לסימון חשוב לזכור כי המדידה בפועל היא חוטים. הרצוי Ω על הצג. מדידת ההתנגדות מתבצעת בשיטת 2 מדידת המתח השורר על הנגד עקב אילוץ זרם בעוצמה קבועה דרך הנגד הנמדד. על הנוסחה פי על אוטומטי באופן החישוב המתקבלת תוצאת מוצגת המכשיר מסך V R I על מנת לקזז את התנגדות תילי המדידה,ניתן באופן כללי ליישם שיטת מדידה של 4 תילים שאינה מתאפשרת ברמ"ס זה. בהתנגדויות נמוכות )0.5Ω>(, התנגדות התיילים אינה זניחה. ניתן למדוד את ההתנגדות התיילים ע"י קיצורם והחסרת התוצאה מהתנגדות העומס הנבחן. במדידת התנגדויות גדולות )>MΩ( יש להמתין מספר שניות עד להתייצבות. חשוב: מדידת התנגדות יש לבצע כאשר המעגל אינו מוזן ע"י מקורות. ו. בדיקת "רציפות" וממתח דיודה פעמים רבות, מתעוררת השאלה האם נקודה מסוימת במעגל מחוברת לנקודה אחרת במעגל )בדיקת קצר, בדיקת רציפות(, במכשיר יש אפשרות המותאמת לכך והחיווי ל- "קצר" הינו קולי. העברת הבורר )כפתור 1( למצב ובחירת דיודה ע"י לחיצת SELECT מאפשרים לבצע בדיקה של דיודות. הערך המופיע על התצוגה הינו בהתאמה לקוטביות החיבור של התילים לרכיב. חשוב: מדידות התנגדות ורציפות יש לבצע אך ורק כאשר המעגל אינו מוזן. ז. קביעת רזולוציה אחד הפרמטרים הקובעים את דיוק המדידה הינו מספר הספרות המרכיבות את התוצאה. כפי שנאמר, התוצאה מורכבת מ-½ 4 ספרות. מאחר וביכולתנו למדוד החל מערכים קטנים כגון מיקרו-וולטים ועד לערכים גדולים כגון מאות וולטים, צריך לכוון, באמצעות לחצני Range את טווח המדידה לקבלת רזולוציה מרבית אפשרית בתחום המתחים הנמדדים. רזולוציה של מכשיר מדידה נקבעת על פי מספר הספרות בתצוגה. ניתן לקבוע את מספר הספרות לתצוגה באמצעות.Range ניתן להשאיר את ההחלטה למכשיר ע"י העברת המכשיר למצב.Auto שינוי הרזולוציה גורר שינוי בזמן המדידה וככל שהרזולוציה גבוהה יותר מהירות המדידה נמוכה יותר. לכל תחום מדידה קיימת רזולוציה מקסימלית אפשרית, למשל - מדידת זרם AC בתחומים שונים אפשרית ברזולוציות הבאות: עמוד 9 מתוך 45

10 ח. מדידה אוטומטית / החזק במצב Auto המכשיר יוצר דרבון ומבצע דגימות בקצב המרבי האפשרי בהתאמה לרזולוציה שנקבעה. קיימת אפשרות לסנכרן את הדגימה עם נתוני מעגל אלקטרוני חיצוני וזאת ע"י חיבור אות סנכרון חיצוני לכניסת.Ex-Trigger הלחצן Hold מאפשר ל"הקפיא" את התצוגה על הערך האחרון שנמדד..3 מחולל אותות Generator) (Function מאפייני אות המוצא אותם ניתן לשנות הם: צורת האות. א. תדר האות. ב. עוצמת המתח. ג. מתח היסט offset.dc ד..Duty Cycle ה. מחולל אותות MATRIX: MFG-8216A מחולל האותות הזה מבוסס על מערכת ממוחשבת הכוללת בתוכה סדרת התקני A/D ו- D/A. באמצעות התקנים אלו ניתן לקבוע בצורה ספרתית את עוצמת המתח המבוקשת ואת צורת הגל שלו. בנוסף, למחוללים בסדרה יכולות נוספות כגון אפנון,AM אפנון,FM יצירת Sweep של תדרים ויצירת 'רעש לבן' )אותן אין לנוכחי(. בציור 5 מתואר הפנל הקדמי של המכשיר: עמוד /1 מתוך 45

11 ציור 4- מראה הפנל הקדמי של המחולל א. תפקידי הבקרים (Controls) יש להכיר את תפקידי הבקרים ע"י עיון ב- sheet data של המכשיר. ב. קביעת צורת הגל המבוקשת קביעת צורת הגל המבוקשת מתבצעת על ידי לחיצת אחד הלחצנים. לקבלת גל משולש ו- לקבלת גל מרובע, לקבלת אות סינוסי, "שן מסור" )רמפה(. לגל מסוג ג. קביעת תדר מבוקש באמצעות הכפתור הסיבובי: קביעת התדר מתבצעת ע"י בורר Freq.200KHz ועד 0.3Hz אות סינוסי אפשרי בתחום.100KHz ועד 0.3Hz אות משולש, מרובע או "שן מסור" אפשרי בתחום.3MHz תחת דיוקים פחות מחמירים מ- 0%, ניתן להגיע לתדירויות של ד. קביעת עוצמת המתח קביעת עוצמת המתח מתבצעת ע"י בורר.Ampl משיכת כפתור החוגה החוצה יוצרת הנחתה של 20dB וע"י לחצן ההנחתה הנוסף ניתן להשיג עוד הנחתה ב- 11dB. עוצמת המתח האפשרית במחולל הינה בטווח ] pp.[100mv pp, 10V עמוד 11 מתוך 45

12 שימו לב: התנגדות היציאה של מחולל האות הינה 50Ω. בעבודה עם מעגלים בעלי התנגדות נמוכה יש צורך להתחשב בערך זה. ה. קביעת מתח ההיסט DC Offset במצב פעולה רגיל, מתח המוצא נע סביב ערך 0V ועל-כן אינו מכיל מרכיב מתח.DC לעתים צריך להוסיף מתח,DC בד"כ לשם קבלת דפקים חיוביים או שליליים. פעולה זו מתבצעת ע"י משיכת וסיבוב בורר ה- Offset. ערך המתח המקסימאלי ) offmax V±) מותנה בערכים המקסימאליים של האות ( pp V( ומשתנה בהתאם לעומס. מתח ההיסט יכול להגיע ללא עומס עד ל- 10V, אך מתח השיא הכולל במצב זה מוגבל ל- 20V. ו. קביעת Duty Cycle Duty Cycle הינו הגודל הנמדד באחוזים )%( ומתאר את פרק הזמן מתוך כל המחזור, בו עוצמת האות גבוהה. בד"כ גודל זה הינו 51%, כלומר שני חצאי המחזור שווים באורכם. Duty Cycle ניתן לשנות בתחום - 80% 20%. 4. משקף תנודות (Oscilloscope) משקף תנודות )או בקיצור משקף( מסוג Tektronix הוא מד מתח דו-ערוצי המאפשר הצגת האות הנמדד על גבי מסך. המכשיר מאפשר מדידה ותצוגת הפרמטרים עמוד 12 מתוך 45

13 Fall,Rise Time הבסיסיים של האות )תדר, זמן, מחזור, מתח V, pp מתח V, amplitude Time וכו'(. במכשיר קיימת אפשרות שמירת אות והעברתו למחשב. מבנה המשקף במקור מסך המשקף היה מבוסס על מסך שפופרת קרן קטודית )שק"ק(.:בה אלקטרון הפוגע במסך הזרחני יגרום להופעת נקודת אור אשר עוצמתה דועכת עם הזמן. ניתן להשתמש בתופעה זו להצגה אופטית של אותות על גבי המסך בעזרת הזזת הקרן בצורה מהירה מקצהו האחד של המסך )בד"כ צידו השמאלי( לקצהו השני של המסך. השליטה על התנועה האופקית ו/או האנכית מתבצעת בעזרת אספקת עוצמת מתח מתאימה ללוחות ההטיה של הקרן. לוחות אלו ממוקמים בתוך השפופרת וגורמים לקרן לפגוע במסך במיקומים שונים. מערכת הטיה אנכית גודלו הפיסיקלי של המסך הוא גודל קבוע. עוצמות המתח הנמדדות בו אינן קבועות ועל-כן יש ביכולתנו לשנות את הרזולוציה של המכשיר ע"י הגברה או הנחתה של האות הנכנס. בדרך זו נוכל לראות אות בעוצמה שונה. מדידת עוצמת המתח תתבצע באמצעות שנתות המסומנות על גבי המסך. מערכת הטיה אופקית מערכת ההטיה האופקית פועלת בשני אופנים: א. מקור פנימי - מתח ההטיה מתקבל ממקור פנימי אשר יוצר הזזה בקצב קבוע של הקרן מצדו השמאלי של המסך אל צדו הימני )אות סריקה(. בצורה זו האות אשר נצפה בו על המסך יהיה מתח הכניסה בתלות בזמן. תדר הסריקה ניתן לשינוי ובכך לקבל תמונה יציבה על המסך. מדידת הזמן מבוצעת באמצעות שנתות המסומנות על המסך. ב. מקור חיצוני - מתח ההטיה מתקבל מאות חיצוני אחר ובצורה זו מתקבל על.(XY-Mode) V1 f V 2 במצב פעולה זה הן ציר X והן ציר המסך אופיין מסוג Y, מכוילים בערכים של מתח והשליטה הינה בעזרת בוררי כל כניסה. מערכת הסנכרון תנאי הכרחי לקבלת תמונה ברורה ויציבה של האות המחזורי הנמדד על המסך הוא לוודא כי בתחילת כל סריקה של המסך, מיקום הקרן זהה למיקומו בסריקה הקודמת. בצורה זו כל הסימונים יתלכדו על המסך ותתקבל עקומה אחת ברורה. סטייה קלה תגרום להופעת האות מספר רב של פעמים אך בהפרש פאזה, דבר שייראה כ"תמונה רצה" על המסך. ניתן לסנכרן את תחילת הסריקה האופקית לאחד מהמקורות הבאים: א. האות הנמדד בערוץ 0 ב. האות הנמדד בערוץ 1 ג. אות חיצוני (EXT) ד. מתח הרשת (line) ה. אחת מ- 01 הכניסות הדיגיטליות ) 15.(D 0 D מעגל שן המסור מתחיל את אות הסריקה עם קבלת אות דרבון.(Trigger) הדרבון מותנה בשני תנאים אשר יחדיו קובעים את זמן יצירת אות הדרבון והם )ר' ציור 1(: עמוד /1 מתוך 45

14 א. רמת אות הסנכרון.(Level) ב. שיפוע האות.(Slope) רק כאשר מתח מקור הסנכרון שווה לעוצמת הסנכרון הרצוי (Level),(Slope) נוצר אות סריקה אשר יגרום להזזת הקרן לרוחב המסך. ובכיוון הרצוי ציור 6 הפרמטרים הקובעים את הסנכרון אפשרויות סנכרון במצב,Normal אם עוצמת מקור האות המסנכרן נמוכה מרמת ה- Level שהוגדרה, לא יופעל דרבון וכתוצאה מכך לא נראה אות על המסך. דוגמא לכך היא כאשר לא מחובר אות לכניסה. במצב סקירה אוטומטי,(Auto) אם אות הכניסה אינו מפעיל את הדרבון במשך זמן מסוים, המערכת מפעילה דרבון בעצמה וכך יופיע אות על המסך. במצב Auto Level המערכת קובעת בעצמה את רמת ה- Level למחצית משרעת אות הכניסה שנבחרה לסנכרון. מצב AC coupling במצב AC במשקף מפעיל מסנן מעביר גבוהים החל מתדר.3.5Hz במצב זה מונעים העברת אות DC למקור הסנכרון. מצב LF Reject ניתן להגביל את רוחב הסרט של מקור הסנכרון. אפשרות זו קיימת במטרה למנוע דרבון כאשר קיים "רעש" בתדר נמוך עליו המערכת מסתנכרת )למשל, תדר הרשת(. מצב LF במשקף מפעיל מסנן מעביר גבוהים מעל לתדר 50KHz ובכך מונע מעבר תדרים נמוכים. מצב DC Coupling מצב DC במשקף מנטרל את כל המגבלות האפשריות על מקור אות הסנכרון. עמוד 15 מתוך 45

15 מצב HF Reject מצב HF במשקף מפעיל מסנן מעביר נמוכים עד לתדר 50KHz ובכך מאפשר נטרול תדרים גבוהים כגון אלו הנובעים מאפנון.AM דחיית רעש Rej. Noise במצב זה, מתווסף למעגלי הכניסה מעגל מסוג היסטרזיס אשר תפקידו למנוע מרעש בעוצמה נמוכה להפעיל את מקור אות הסנכרון. ניתן להשתמש במצב זה כאשר ידוע כי מקור אות הסנכרון הינו בעוצמה גדולה. נתוני המשקף Tektronix TDS1002 המשקף מבוסס על מערכת אלקטרונית המכילה A/D ו- D/A ויחידת עיבוד מרכזית לעיבוד נתונים ממוחשב. המשקף מסוגל למדוד אותות ברוחב סרט עד 60, MHz קצב דגימת האות,1Gsa/Sec עם זיכרון, לשמירת האות, בגודל,8Mbyte/Ch יכולת ביצוע פעולות מתמטיות כגון חיבור וחיסור הערוצים וכן.FFT ניתן למדוד, בו-זמנית 1 ערוצי מתח אנלוגי 01 ערוצים דיגיטליים. שמירת המידע אפשרית על דיסקט או במחשב בעזרת ערוץ תקשורת. הרגישות המקסימלית הינה 2mV/div והמינימלית הינה,5V/div כאשר div מייצג גודל יחידת תצוגה אנכית. רזולוציית הזמן המקסימלית הינה 5ns/div והמינימלית הינה.50s/div התנגדות הכניסה של כל ערוץ הינה 1MΩ וקיבולה 20pF )במקביל(. בציור 7 מופיע מראה הפנל הקדמי של המשקף: 6 5 A B C ציור 7 מראה הפנל הקדמי של המשקף )מסדרה גבוהה יותר( עמוד 14 מתוך 45

16 בפנל הקדמי של המשקף ניתן לראות את קבוצות הפקדים העיקריות והן: )B(. הפקדים של הכניסות האנלוגיות הפקדים של הכניסות הדיגיטליות. הפקדים על בקרת הדגימה. )C(. X( הפקדים על התנועה האופקית )ציר )C(. הפקדים של מערכת הסנכרון )A(. softkey חמשת הלחצנים בצד המסך הפועלים בשיטת בנוסף לקבוצות הפקדים קיימים פקדים נוספים המפעילים פונקציות נוספות: הבורר הסיבובי Entry Knob אשר פועל בהתאמה למצב המערכת..Quick Meas. לחצן.Cursor לחצן.AutoScale לחצן מערך המקשים של המשקף עובד בשיטת,softkey כלומר, לכל מקש או בורר יש מספר תפקידים. תפקודו הרגעי של הבורר נקבע על ידי התוכנה הפנימית של המשקף ובהתאמה להפעלת בוררים קודמים. הערות חשובות: ושיטת בחלק העליון של המסך מופיעים תמיד הפרטים Time/cm,Volt/cm הסנכרון וכן מיקום אמצע המסך ואמצע התמונה המוצגת. מצידו השמאלי של המסך מופיע ציר הייחוס האופקי לכל כניסה על ידי סימן "אדמה" ושם הערוץ הנדגם. כל הפקדים פועלים בשיטת,On-Off כלומר, כל לחיצה משנה את מצבם. בנוסף כל התייחסות לתפקוד החדש של כ לאחד מחמשת הלחצנים בצד המסך. בצד המסך, ליד חמשת הלחצנים מופיעה כתובית המאתרת את תפקודו הנוכחי של הלחצן. עמוד 16 מתוך 45

17 לחיצה קצרה על אחד מחמשת הלחצנים תגרום להופעת תפריט יעודי למצבו הנוכחי של הלחצן. כל לחיצה קצרה נוספת תשנה את הקביעה, הסימן ליד אחת האפשרויות בתפריט מצביע על הבחירה הנוכחית. למכשיר.Built in Quick Help לחיצה ממושכת על אחד מחמשת הלחצנים תגרום להופעת הודעת Help המתאימה למקש ולמצבו )תפקודו( הנוכחי. Bread Board 5. מטריצת חיבורים - במעבדה זו נבנה באופן עצמאי מספר מעגלים ונצטרך לבנותם ולשנותם באופן מהיר ונוח. מטריצת חיבורים הינה כלי נוח המשמש כסביבת עבודה מהירה ומסודרת המאפשרת חיבורים ופירוקים חוזרים של רכיבים ללא צורך בהלחמות. יתרונה של מטריצת החיבורים הוא בכך שכל נקודת חיבור בה, מקוצרת עם מספר נקודות אחרות. בצורה זו, ניתן לחבר אל נקודה במעגל )צומת( מספר ענפים שונים בהתאם לצורך. מטריצת החיבורים תהווה עבורנו את סביבת העבודה היחידה במעבדה. כל החיבורים ימומשו באמצעותה. את שטח המטריצה ניתן לחלק לשלושה אזורים: 0( אזור חיצוני, שאינו מופיע בסכמה, הכולל חיבורים יעודיים )הברגה / בננה / )BNC המתווכים מהסביבה החיצונית )ספק הכוח / מחולל האותות( אל המטריצה, 1( אזור בעל קיצורים בכיוון הצלע הארוכה של המטריצה )מסומן בחץ - A( שמשמש לכניסות ויציאות אל המעגל ו- 3 ( האזור המרכזי, בעל קיצורים אנכיים )B באיור(, המשמש לבניית המעגל. באיור 8, ממוחשים הסידור הפנימי של המטריצה ודרך השימוש בה. העמודות הצדדיות מורכבות ממספר מקטעים בני חמישה חיבורים כ"א המקוצרים ביניהם בכיוון העמודה. העמודות המרכזיות מורכבות מהרבה מקטעים המסודרים בכיוון האופקי )A בציור(, כך שכל מקטע בן חמש נקודות, מהווה צומת אחד בעל מספר חיבורים. ניתן לראות בדוגמא, כי כניסות המתח מתבצעות דרך העמודות הצידיות. חוט נוסף מהווה גשר בין עמודות הכניסה/יציאה אל מרכז המטריצה, בו מתבצעים חיבורי המעגל ממש. שימו לב לכיווני הקצר בכל אחד מהאזורים. כיוון הקצר (B( עמוד 17 מתוך 45

18 כיוון הקצר (A) איור 8: סכימה כללית של מטריצת חיבורים לשם הקפדה על סדר, יש לבצע כל חיבור דרך נקודות החיבור היעודיות לו. חיבורים מספק המתח ומחולל האותות יעברו דרך העמודות הצידיות ורק משם אל רכיבי המעגל שימוקמו בשטח המרכזי של המטריצה. בניסויים תקבלו 1 מטריצות מחוברות )אחת ליד השנייה( כפי שמתואר באיור הבא: כיוון הקצר (A) כיוון הקצר (B( כיוון הקצר (A) כיוון הקצר (B( כיוון הקצר (A) איור 1: סכימה של 1 מטריצות מחוברות כפי שיהיה בניסויים. הכרת רכיבים עמוד 18 מתוך 45

19 מלבד מכשור המדידה, ספקי המתח ומחולל האותות, נשתמש במעבדה זו ברכיבים פסיביים שישמשו בבניית המעגלים החשמליים אשר את התנהגותם נרצה לבחון ולמדוד. בשני ניסויי הכרת המכשור, נשתמש ברכיבים המוכרים מלימודי היסוד: נגדים, קבלים וסלילים. על מנת לחבר בין הרכיבים במעגל, נשתמש בחיווטים שונים בהתאם לצורך. חלק ממטרת המעבדה הוא גם להכיר את מגבלות הרכיבים באופן ממשי ואת סימונם. 0. נגדים הנגדים בהם נשתמש במעבדה הם נגדים אקסיאליים בעלי שני הדקים. נהוג לסמן ערך נגדים אלה באמצעות ארבע או חמישה קווים היקפיים צבעוניים, אשר שלושה/ארבעה מהם מבטאים את ערך הנגד והאחרון את מידת הדיוק של ערך זה )טולרנס/סיבולת(. הטבלה המובאת למטה מתארת את סטנדרט הסימונים המקובל. נגדים מתחממים בזמן העברת זרם חשמלי דרכם. יכולת העמידה של נגדי פחם רגילים מוגבלת ולכן יש להתחשב בהספק )מכפלת זרם-מתח( בו הנגד אמור לעבוד. באופן כללי, ככל שנגד הפחם גדול יותר בנפחו, ההספק הקריטי אותו הוא יכול לשאת גבוה יותר. חוטים איור 34 טבלת סימוני נגדים.1 עמוד 19 מתוך 45

20 חד גידיים לשם שימוש נוח במטריצת החיבורים נשתמש בכבלים מוליכים חד גידיים )שאינם מורכבים מאגד תילים( המתאימים ברוחבם לנקודות חיבור במטריצה. זכרו כי חוטים מעשיים אינם מוליכים אידיאליים ובעלי התנגדות נמוכה אשר תלויה בסוג החומר המוליך וגיאומטריית החוט. בנוסף, אות מועבר עלול להיות מופרע מרעשים חיצוניים ועל כן ישנם חוטים המצופים בבידודים וסיכוכים שונים. במקרה של חוטים אלו, הבידוד מקנה בטיחות ומונע קיצור עם נקודות לא רצויות במעגל.יש להקפיד ולוודא כי החוטים בהם משתמשים מבודדים כהלכה ולא פגומים, דבר שעלול ליצור נתק. כמו כן, יש לוודא כי קצוות החוטים שלמים וחשופים דיים כדי לקבל מגע טוב עם נקודת החיבור. לשם נוחות ובקרה נשתמש במעבדה בסימוני צבעים קבועים: אדום כניסות מתח ספק חיובי שחור כניסות מתח ספק שלילי צהוב / ירוק חיבורי אדמה כחול כניסת אות חיובית לבן יציאת אות חיובית כתום יציאת אות שלילית חום חיבורים וגשרים בין רכיבים במעגל BNC )קואקסיאליים( כבל חשמלי קואקסיאלי הוא קבל חשמלי מסוכך, כשמו כן הוא, בעל ציר משותף. משמעות הדבר היא שבתוך כבל אחד עוברים למעשה שני תילים המבודדים ביניהם בצורה כזו, כך שהשדה האלקטרומגנטי שכ"א אחד יוצר, לא משפיע על השני. ניתן לנצל כבל קואקסיאלי להעברת סיגנלים בתדרים גבוהים בהם השפעת השדה יותר דומיננטית ע"י שימוש בתווך המוליך החיצוני כבסיכוך היוצר מעטפת גאוסית סביב התווך המוליך את הסיגנל הרצוי. כמו כן, ניתן להעביר אותות מנוגדים )פלוס ומינוס( ולהפיק מהסיגנל מידע הפרשי משותף אך יותר מקובל להעביר אות בודד המסוכך בעזרת הארקת התווך החיצוני לאדמה )פוטנציאל אפס(. BNC הינו מחבר )קונקטור( נפוץ המתאים להעברת אותות אנלוגיים או דיגיטליים הקרוי על שמות ממציאיו. חיבור ה- BNC שומר על הפרדת הסיגנלים השונים בכבל הקואקסיאלי. החיבור נעשה לרוב ע"י התאמת מחבר מסוג "זכר" בקצה הכבל אל מחבר מסוג "נקבה" הנמצא במכשיר. חשוב לדעת כי לכבל קואקסיאלי BNC התנגדות אופיינית של 51Ω )קיים כבל קואקסיאלי נפוץ אחר בעל התנגדות של 75Ω המשמש לאותות וידאו(. שימו לב שכך מושגת מדידה של חצי המתח הניתן כאשר התנגדות המוצא של המחולל נבחרת להיות לחמישים אוהם. עמוד /2 מתוך 45

21 3. טרנזיסטור PNP במקור זרם ישר במעבדה זו ננתח פעולת מקור זרם ישר המבוסס על טרנזיסטור ביפולארי מטיפוס.PNP המקור אמור לספק זרם קבוע עבור עומסי יציאה משתנים. הטרנזיסטור מוזן מספק הכוח,ממוקדם בעזרת מחלק מתח, ומוציא זרם קבוע מהדק הקולט.(collector( על מנת להבטיח ביצועים מספקים יש הבטיח שהטרנזיסטור ימצא במצב פעיל קדמי. באיור 00 מוצגת סכמת הפעולה של הטרנזיסטור: איור 11 טרנזיסטור PNP Active הטרנזיסטור באיור נמצא במצב הקשרים הבאים: קדמי פעיל,forward בו מתקיימים V V 0.65[ V] ( instead of 0.7 V) I E B I E F B.V 0 CE שימו לב כי הטרנזיסטור פועל במצב forward active כלומר, ממתח הטרנזיסטור תואם את כיווני הזרמים בו. כל עוד מתקיים I C מקור הזרם אותו ננתח עושה שימוש בטרנזיסטור זה. מטרת ענף הכניסה היא לספק מתח מקדום (Biasing) אחיד עבור כניסת הבסיס של הטרנזיסטור וע"י כך, לספק זרם אחיד מענף ה- collector עבור עומסי יציאה שונים. כדי לייצב את מתח הבסיס, משתמשים בזרם בסיס ) B I) מאוד קטן אשר תנודותיו כמעט לא משפיעות על המתח. יחסי זרמי ומתחי ה- emitter וה- base מהווים משוב תיקון שלמעשה שומר על ערכי זרמי יציבים. עמוד 21 מתוך 45

22 ס הנדסה ביו-רפואית Vcc = 10[V] R B1 I B R E I E I in IC R B2 R L GND איור 01 כמת מקור זרם עמוד 22 מתוך 45

23 )0 )1 )3 )4 )5 )1 )7 הגדרת מושגי מדידה אפיון של אות חילופין )מתח / זרם( אפשרי במספר דרכים )ציור 03(: קו ייחוס פוטנציאל "אפס". שיא עליון הפרש הפוטנציאלים בין המתח המקסימלי ללא תופעת מעבר לבין קו הייחוס ) m.(v שיא תחתון הפרש הפוטנציאלים בין המתח המינימלי ללא תפעת מעבר לבין קו הייחוס. משרעת הפרש הפוטנציאלים בין השיא העליון לתחתון ) amplitude V). מתח מקסימום הפרש הפוטנציאלים בין השיא החיובי כולל תופעת מעבר לבין קו הייחוס. מתח מינימום הפרש הפוטנציאלים בין השיא השלילי כולל תופעת מעבר לבין קו הייחוס. V pp הפרש הפוטנציאלים בין מתח המקסימום לבין מתח המינימום..V pp חצי מתח V p )8 )1 V RMS המתח האפקטיבי של האות. )01 V Average המתח הממוצע של האות. עמוד /2 מתוך 45

24 איור 03 הגדרות מונחים באותות עמוד 25 מתוך 45

25 שאלות להכנה עצמית שאלות הכנה יש להגיע למעבדה עם דפי עבודה ודף הנחיה מודפסים )חלק מהנספחים לחוברת(. ביצוע הניסוי לא יתאפשר בהיעדר שרטוטי המעגלים! מתוך ה- data sheet של ספק בכוח המופיע באתר, יש לאתר ולמנות את תפקידם של כל אחד מהפרטים הבאים בספק הכוח מדגם MPS-3003LK-3.MATRIX: Master א. Slave ב. Parallel ג. C.C and C.V leds ד. Voltage/Current ה..0 מקור מתח מעשי מתואר על-ידי מקור מתח אידיאלי במתח נקוב לנגד אשר מסמל את ההתנגדות הפנימית של המקור )ראו איור(. המחובר בטור.1 א. ב. ג..3.4 הציגו את מקור המתח המעשי כמקור זרם מעשי. דונו בערכו של Rs במעבר למקורות אידיאליים. האם השקילות בין המקורות נשמרת בגבולות שמצאתם בסעיף ב'? עבור אילו ערכי עומס יש להתחשב בהתנגדות היציאה של המקורות?Rs התייחסו לסכמת הספק באיור 0: הסבירו את השפעת סידור הדיודות של הזרם המסופק. א. מבין שלוש האפשרויות המוצעות באיור 2 עבור מבנה הפילטר בספק, מי המתאימה ביותר? נמקו. ב. עמוד 24 מתוך 45

26 יש למנות את תפקידם של כל אחד מהלחצנים/כניסות הבאים ברב מודד ספרתי מדגם.UNI-T UT803 מוטב להיעזר במדריך השימוש במכשיר. Range א. Hold ב. כניסת COM ג. בורר במצב Hz ד. Select ה. א. יש לציין את תחומי מדידת המתח, הזרם, ההתנגדות והתדירות של רב מודד ספרתי מדגם.UNI-T UT803 ב. ענו מדוע לדעתכם התנגדות הכניסה של הרמ"ס עולה בכמה סדרי גודל כאשר מדידת המתח הינה בתחום המתחים הקטנים. יש לחשב את הערך הממוצע ואת הערך האפקטיבי עבור ארבע צורות הגל מציור 03, ללא תופעת המעבר ערכו הממוצע של אות מתח חילופין v(t) נתון ע"י: ואילו הערך האפקטיבי: Vavg T 1 v() t dt T 1 2 Veff v() t dt T T 0 0 כאשר T הוא זמן המחזור של האות. הערך האפקטיבי מסומן לעתים כ- RMS. יש להגדיר את המונחים הבאים עבור אות חילופין: מתחי היסט offset DC א. מתח ממוצע - mean ב. Duty-Cycle ג. יש למנות את תפקידם של כל אחד מהלחצנים הבאים במחולל האותות מדגם )מוטב להיעזר במדריך השימוש במכשיר(. MATRIX: MFG-8216A Ampl. א. ATT -20dB ב. Duty ג. Gate ד. 10k ה. יציאת TTL ו..7.8 עמוד 26 מתוך 45

27 יש למנות את תפקידם של כל אחד מהלחצנים הבאים במשקף מדגם Tektronix TDS1002 (מוטב להיעזר במדריך השימוש במכשיר(. Display א. Measure ב. Auto Set ג. Cursor ד. Math Menu ה. Volts/Div ו. CH 2 Menu ז. כניסת EXT TRIG ח ניתן למדוד בעזרת משקף את הפרש המופע בין שני אותות בתדירות זהה אך בהפרש מופע כמתואר באיור להלן. לצורך זה ישנן שתי שיטות המתוארות כלהלן: שיטה א': הפרש המופע נתון ע"י הנוסחה שיטה ב': בעזרת עקומת ליסג'יו יש להכניס את שני האותות לערוצים של המשקף בהתאמה ואז מתקבלת עקומת ליסג'יו כמתואר באיור הבא: עמוד 27 מתוך 45

28 הפרש המופע נתון ע"י הנוסחה: sin( ) A/ B א. ב. האם שתי השיטות ישימות לארבע צורות הגל של ציור 03? איזו שיטה ישימה יותר לדעתכם למכשור המדידה? 00. מקור זרם - שאלות הכנה )היעזרו בסכימת המעגל באיור 01(: א. ב. ג. עבור )β( h fe שמצאתם בטבלת הנתונים של הטרנזיסטור 95M-JE371 )ב- data sheet המופיע באתר(, חשבו את יחס הזרמים של ה- collector וה- emitter אשר הטרנזיסטור מספק. האם עבור נתוני הטרנזיסטור נכון להגיד כי זרמי ה- collector וה- emitter שווים? איזו דרישה קיימת על זרמי הכניסה והבסיס ) i I) B I, כדי לקבל זרם יציאה )ב- collector ( יציב ממקור הזרם? I i הוא הזרם על מחלק המתח העובר אל האדמה. מציאת גבולות תחום העבודה: נקודת העבודה של הטרנזיסטור נקבעת ע"י זרם ה- emitter בהפרש מתח האספקה ) cc V) ומתח ה- emitter ובנגד ) E,(I אשר תלוי. I E V cc V R E E :R E. VE הנגד R E נתון וערכו.1KOhm מתח VB כאשר מתקיים גם: [V ]0.65 האספקה V CC הינו.10V. VEC VE VC התנאי לשמירת הטרנזיסטור בתחום העבודה הוא 0 נתכנן את המקור עבור זרם מטרה של ma ב 5 קולט.(collector) חשבו את ערך R L המקסימאלי והמינימאלי לזרם זה. )עזרה: מהו המתח היציאה המקסימאלי?( 01. עבור חלקו השני של הניסוי המעשי: הבהרה: יש לבצע תרגיל זה לקראת המפגש השני במעבדת מכשור המדידה. יש לעבור על כל תרגילי המעבדה ולשרטט את תכנוני המעגלים החשמליים ע"ג סכמות מטריצת החיבורים שבדפי נספח.III הרכבת מעגל במעבדה תיעשה ע"פ השרטוט שהוכן ולכן יש לשרטטו בצורה נהירה תוך חשיבה מוקדמת על היבטים מעשיים של נוחות, סדר ומניעת תקלות. ביצוע הניסוי לא יתאפשר בהיעדר שרטוטי המעגלים! עמוד 28 מתוך 45

29 מהלך הניסוי הציוד הנדרש יש להגיע למעבדה עם מחשבון. הניסוי בהכרת מכשור בסיסי מתבסס על ארבעה מכשירים.לביצוע הניסוי יש להצטייד בפריטים הבאים: א. ספק כוח תוצרת,MARTIX מדגם MPS-3003LK-3 ב. רב מודד ספרתי )רמ"ס( תוצרת,UNI-T מדגם UT803 ג. מחולל אותות תוצרת,MATRIX מדגם MFG-8216A ד. משקף דו ערוצי תוצרת,TEKTRONIX מבין הדגמים הבאים: 1002D 1001D, ה. מטריצת חיבורים ו. קופסת נגדים מסומנים ז. קופסת קבלים מסומנים ח. סליל )עבור חלק 1 במעבדת הכרת המכשור( ט. חוטים חד גידיים בכל הצבעים המפורטים בעמ' 01. י. 1 כבלי BNC-BNC יא. 1 כבלי BNC-BANANA יב. 4 תנינים המתאימים למחברי BANANA יג. 3 כבלי BANANA-BANANA יד. מקור זרם המורכב ע"ג מטריצת חיבורים. מטרות הניסוי הכרת ספק כוח.MATRIX: MPS-3003LK-3 DC הכרת מכשיר זה כוללת שליטה בפעולות הבאות:.0 א. ב. ג. ד. ה. ו. ז. כיוון עוצמת מתח מבוקשת וקוטביות. כיוון הגבלת הזרם המבוקשת. אפשור מתח מוצא. מדידת עוצמת מתח/זרם רגעית הנצרכת מהמקור. קריאת מדידת מתח/זרם בעזרת תצוגת ספק הכוח. קביעת גבולות המתח אשר הספק יכול לספק. בניית מקור מתח ישר בעוצמה של 50 volt )חיבור מקורות בטור(. עמוד 29 מתוך 45

30 הכרת רב מודד ספרתי )רמ"ס( UT803.UNI-T לשם הכרת מכשיר זה יש לשלוט בפעולות הבאות:.1 א. ב. ג. ד. מדידת מתח/זרם AC/DC ומגבלותיה. מדידת התנגדות. מדידת תדר וזמן מחזור. קביעת רזולוציית המדידה. הכרת מחולל אותות MFG-8216A. MATRIX: לשם הכרת מכשיר זה יש לשלוט בפעולות הבאות:.3 א. ב. ג. ד. ה. ו. קביעת סוג האות הדרוש. קביעת תדירות האות הדרוש. קביעת משרעת האות הדרוש. בחירת יחידות מתאימות. ערכים מינימאליים ומקסימאליים עבור תדירות ומשרעת. קביעת מתחי היסט. 50 הערה: לעתים למוצא המחולל יש שני מצבים High Impedance תצוגת המחולל זהה למוצא המחולל בעוצמת המתח. 50 Ohm תצוגת המחולל שווה למחצית מוצא המחולל. למחולל איתו נעבוד קיימת אפשרות יחידה של קביעת אימפדנס יציאה של.Ohm הכרת משקף דו-ערוצי TDS1002.Tektronix לשם הכרת המכשיר יש לשלוט בפעולות הבאות: אפשרויות סנכרון המשקף. א. הפקדים של הכניסות האנלוגיות. ב. הפקדים של הכניסות הדיגיטליות. ג. הפקדים על בקרת הדגימה. ד. הצגת שני ערוצים יחדיו. ה. הצגת עקומת ליסג'יו Mode).(XY ו. שימוש בגשש מנחית להקטנת השפעת המשקף על האות הנמדד. ז..4 הערה: הקפידו תמיד לעבוד במצב של Calibrate ביחס של 0:0. עמוד // מתוך 45

31 ביצוע הניסוי יש להרכיב כל מעגל ע"ג מטריצת החיבורים בהתאם לשרטוט שהוכן מראש. לפני ביצוע כל תרגיל יש לקרוא למדריך להפעלתו. יש לרשום באופן מסודר את המדידות המבוקשות בתרגילים ע"פ הנחיות דפי העבודה )נספח 3( המופיעים בנספח ולענות על השאלות המופיעות במהלך התרגילים בדו"ח המעבדה. את הערכים יש לרשום בטבלאות בדיוק של שתי ספרות אחרי הנקודה העשרונית וביחידות המבוקשות. ביצוע הניסוי - חלק ראשון תרגיל הכנה מטרת התרגיל: הכרת פונקציות בסיסיות של המשקף.(scope) הסתמכו על ההסבר שקראתם על המשקף ובצעו את הסעיפים הבאים: 0. בצד ימין למטה של המשקף ישנה יציאה של פולס מרובע באמפליטודה של 5V ובתדר של.1kHz חברו את היציאה הנ"ל לערוץ מספר 0 של המשקף. 1. חשוב לסנכרן את המשקף לאות הכניסה הרלוונטי. בצד ימין בטור האחרון יש את כל הלחצנים שאחראיים על הפונקציות הטריגר. א. השתמשו ב- menu trig וקבעו את המקור של הטריגר להיות ערוץ 0. ב. סנכרנו את הטריגר על הירידה של הסיגנל. ג. השתמשו בכפתור שאחראי על הרמה (level) של הטריגר. על המסך עצמו בצד ימין ישנו חץ שמצביע על הרמה של הטריגר. מה קורה לאות כאשר החץ )רמת הטריגר( נמצא מחוץ לאות? היכן כדאי למקם את רמת הטריגר? 3. בצעו את המדידות הבאות בצורה אוטומטית )ע"י שימוש בכפתור measure שנמצא בחלק העליון של המשקף(: א. מהו המתח peak to peak שנמדד בערוץ מספר 0? ב. מהו התדר שנמדד בערוץ מספר 0? ג. מהו המחזור שנמדד בערוץ מספר 0? ד. מהו המתח rms שנמדד בערוץ מספר 0? ה. מהו זמן העלייה של פולס? הסבירו מה מציין זמן עלייה של אות. 4. יש לחזור על המדידות בסעיף 3- א'-ה' בצורה ידנית )ע"י שימוש בכפתור cursor שנמצא מתחת לכפתור measure בחלק העליון של המשקף(. שימו לב שאחרי לחיצה על cursor אתם יכולים לבחור מהם סוג הסמן )זמן, מתח( שמתאים למדידה ספציפית. 5. האם הערכים שהתקבלו בסעיפים 3 ו- 4 זהים? אם כן, הסבירו מהן הסיבות לסטייה. שימו לב שהתרגיל הנ"ל הינו תרגיל הכנה שיעזור לכם בהמשך המעבדה. אם יש פונקציות של המשקף שאינן ברורות, נא לקרוא למדריך! עמוד 1/ מתוך 45

32 0.0 מטרת התרגיל: לימוד העבודה עם ספק כוח. הוראות עבודה כלליות לתרגיל: ניתוק יציאות הספק העברת יציאת ספק on- שחרור בקרת זרם )בורר בערך גבוה( כיוון מתח יציאה רצוי הפעלת בקרת זרם )בורר בערך מינימלי( העברת יציאת ספק off- חיבור יציאות הספק העברת יציאת ספק on- שחרור בקרת זרם עד להגעה ל- C.V i. כל חיבור או שינוי חיבורי הדקי הספק יתבצע רק כאשר יציאת הספק הינה במצב.off.ii מכיוון שלא ניתן לקבל בתצוגת הספק את ערך היציאה כאשר יציאת הספק במצב,off נכוון בתרגיל זה את המתח הרצוי כאשר הדקי הספק אינם מחוברים ויציאת הספק במצב.on בשלב כיוון המתח בתרגיל זה אין חשיבות למצב בורר מגבלת הזרם ולכן ניתן להעביר את בורר מגבלת הזרם למצב בו לא נהיה תחת בקרת זרם (C.C) current control )היעזרו בסכמה שלעיל(..iii לאחר כיוון המתח יש להעביר למינימום את בורר מגבלת הזרם..iv כעת יש להעביר את יציאת הספק למצב,off לחברו אל המעגל הנתון ורק אז להעביר את יציאת הספק למצב.on v. בתרגיל זה, יש לקבוע את בורר מגבלת הזרם לערך בו הזרם לא יהווה מגבלה כלומר, לערך הנמוך ביותר בו תצוגת הספק לא תודיע על מצב מגבלת זרם (נורת C.C נכבית ונורת C.V נדלקת(..vi יש לקבל אישור ממדריך המעבדה לפני ביצוע כל שלב חדש. מהלך התרגיל: א. ב. ג. עבודה עם ספק אחד עצמאי: כוונו את יציאת הספק (Master) ל- 10V. חברו את הנגד אל הדקי הספק הראשי (Master) ומדדו באמצעות הרמ"ס את המתח על הנגד R L )מתוך קופסת הרכיבים שלרשותכם(. עבודה בחיבור טורי: כוונו את הספקים לאופן עבודה טורי )בהתאם לסכמה מצד שמאל(. קבעו מתחים של 10V+ ביציאות כ"א מהספקים לשם קבלת מתח כולל של 20V )בצורה של מתח צף(. מדדו את המתח המתקבל על הנגד. מהו פוטנציאל ההדק המשותף Common) (COM - ביחס לאדמה? חברו כעת את יציאות הספק כך שמתחי היציאה יהיו ±10V סביב האפס )ע"י השוואת פוטנציאל עמוד 2/ מתוך 45

33 ד. ההדק לאדמה(. חזרו על מדידת מתח ה- COM )ביחס לאותה נק' ייחוס(. עבודה בחיבור מקבילי: בחרו קשר מקבילי בין יציאות הספק וקבעו מתח של 10V ביציאות הספק. מדדו את המתח המתקבל על הנגד. מטרת התרגיל: קביעת מגבלת זרם )שתשמש להמשך המעבדה( באופן מדויק. נחשב את המתח הדרוש על מנת להשיג את זרם המטרה, ולאחר מכן נכוון אותו בספק המתח. א. אפסו את מגבלת הזרם האפשרית. ב. חברו את הנגד Rs אל הדקי הספק והחזירו את הספק למצב.output on לידיעתכם, נגד Rs הינו נגד בהתנגדות נמוכה אך בעל הספק אפשרי גבוה, דבר המאפשר להעביר דרכו זרמים גבוהים יחסית. ג. חברו את הדקי הנגד Rs לרמ"ס באופן מדידת מתח ישר. ד. תוך כדי מעקב אחר המתח המתקבל על הנגד,Rs התחילו להעלות את מגבלת הזרם )ללא שינוי מתח הספק( עד שהספק יעבור ממצב של מגבלת זרם למצב של בקרת מתח. בנקודה זו, ברור לנו שהזרם שעובר שווה למתח חלקי העומס ולכן זרם זה שווה לזרם הסף שישמש כמגבלה לאורך הניסוי. מה הוא המתח על הנגד ) Rs V) בשלב זה? רשמו את המדידה בדפי העבודה. ה. מהו הזרם כפי שמופיע בספק? ו. חשבו את התנגדות הנגד. ודאו תוצאה זאת ע"י מדידה ישירה של ההתנגדות ברמ"ס. מטרת התרגיל: לימוד השימוש ברב מודד ספרתי רמ"ס Multimater) (Digital - מדידות זרם, מתח והתנגדות ותרגול עבודה עם מטריצת החיבורים (Bread.Board) תזכורת: תצורת מדידת מתח, זרם והתנגדות: Ω V A הרכיבו את קונפיגורציות הנגדים השונות כפי שמתואר באיור )לא חייב להיות קשר בין המעגלים(. השאירו בתחילה את כל מקורות המתח/זרם מנותקים וודאו שנית כי הרכבתכם תואמת את השרטוט. שימו לב: הסימון S באיור מסמל צומת שהדקיה משתנים. החיצים המכוונים כלפי מטה מסמנים "אדמה"..(Vcc) חיצים המכוונים כלפי מעלה מסמנים לרב כניסת מתח ספק הקווים המרוסקים מסמנים חיבורים לא קבועים שמשתנים בהתאם לדרישות. עמוד // מתוך 45

34 ה) הנדסה ביו-רפואית מטרת התרגיל במעגל השמאלי היא מימוש קונפיגורציות שונות באמצעות שרטוט מעגל אחד בסיסי ע"ג המטריצה. S1 S2 R1 S1 S2 R1 R2 S4 V in (AC) S5 R3 R4 S3 V out מעגל 1 מעגל 2 מעגל / א. ב. המעגלים הדרושים לתרגיל מס' 1.3 מדידת התנגדות Measurement) (Resistance שימו לב הערכים של כל הרכיבים נתונים בדף ההנחיה שנמצא בסוף החוברת! i. העבירו את הרמ"ס למצב מדידת התנגדות. הערה- יש לשים לב לא למדוד את ההתנגדות כאשר מקור המתח מחובר למעגל, כיוון שהוא מוסיף התנגדות במקביל. יקראו.S1,S2 על המטריצה. הדקים של R1 חברו את נגד R1.ii.iii חברו את הרמ"ס להדקים S1,S2 בהתאם למעגל 0 באיור לעיל )השתמשו בתילים חד גידיים(. מדדו את התנגדות R1..iv השאירו את הרכיבים שחיברתם על המטריצה ועתה חברו את הנגד R2 v. על המטריצה כך שיהיה במקביל לנגד R1 בהתאם למעגל 1 באיור לעיל..vi מדדו את ההתנגדות עבור R1 ו- R2 יחדיו במקביל..vii בדקו האם ניתן לשנות את החיבורים במעגל ללא הזזת הנגדים כך שנקבל קונפיגורציה טורית של.R1,R2 אם ניתן, בצעו את החיבור והמשיכו לסעיף הבא. אם לא ניתן, איך היה צריך לחבר את הנגדים כך שהתשובה תהיה כן? זיזו נגדים לחיבור הנדרש(..viii מדדו את ההתנגדות עבור R1 ו- R2 בסידור טורי. מדידת מתח DC בקונפיגורציה טורית של הספק וקונפיגורציה טורית של R1 ושל R2..DC העבירו את הרמ"ס למצב מדידת מתח i..ii חברו את ספק המתח אל המטריצה כפי שהוסבר. מצאו וקבעו את מתח הכניסה על שני הנגדים R1 and R2 כך שעל נגד R1 יהיה מתח V1=4V כפי שנתון בדף ההנחיה..iii חברו את הרמ"ס למטריצה על מנת למדוד את מתח הכניסה על הדקי כניסת המעגל (S2 S1). and מהי הסטייה מהערך אותו קבעתם בספק? האם המדידה זהה באופן מעשי למדידה הישירה מיציאת הספק? עמוד 5/ מתוך 45

35 מדדו את מתח ה- DC (V1) על נגד R1. מהי הסטייה מהערך הנתון?V1=4V.iv ג. מדידת מתח AC.AC העבירו את הרמ"ס למצב מדידת מתח i. חברו תחילה את הנגדים של מעגל 3 שבאיור לעיל..ii וודאו כי ההדק של R4 שלא מחובר ל- R3 מוארק אל האדמה הכללית..iii חברו לכניסה (AC) Vin מתח סינוס בערך )peak-to-peak( Vin ע"פ דף.iv ההנחיה בין ההדקים S4,S5 )שימו לב מה זה בעצם הדק S5(. מדדו את מתח ה- AC (Veff) בין נקודה S3 לבין האדמה. v. ד. מדידת זרם AC חברו את הרמ"ס בתצורה של מדידת זרם כך שימדוד את הזרם על R4. i. להזכירכם מדידת זרם על ענף מתבצעת דרך הדקי המודד עצמו: A ודאו כי כניסת מתח ה- AC בעלת ערך Veff כפי שהוזן מקודם. מדדו את זרם ה- AC (Ieff) חשבו את ערכי הנגדים R3 ו- R4. היעזרו בנוסחאות:.ii.iii.iv V V R R R V eff _ in eff _ in eff _ S3 Ieff R3 R4 שימו לב: לערכים המעשיים של הנגדים קיימת סטייה מערכם הנקוב. ה. מדידת זרם DC )במעגל הימני באיור(.DC מקור הזרם שישמש אותנו בסעיף זה הוא ספק מתח i. חברו את מקור הזרם אל המטריצה )כניסה מהמקור תיעשה אל עמודות.ii הצד במטריצה ומהן יתבצע החיבור אל פנים המטריצה(. חברו את כניסת הזרם כך שהעומס במעגל יהיה הנגדים R3,R4 בטור. חברו אל הדקי המעגל מתחים של 10V+ ו- 1 בהתאמה..iii חברו את הרמ"ס כך שימדוד את הזרם שספק הזרם מניב..iv העבירו את הרמ"ס למצב מדידת זרם. v..±1.1ma דיוק של נדרש מדדו את זרם ה- DC..vi מקור זרם קבוע (C.C.S) - מטרת התרגיל היא לאפיין מקור זרם ולבחון את התנהגותו בתחום העבודה ומחוצה לו. 0.4 עמוד 4/ מתוך 45

36 בשלב הראשון בתרגיל נכייל את מקור הזרם להוצאת ערך הזרם הרצוי ע"י איזון זרם הבסיס באמצעות שינוי מחלק מתח הכניסה )קובע את מערכת המשוב של הטרנזיסטור( ובשלב השני נמצא את תחום עומסי היציאה עבורם המערכת מקיימת את הדרישות עליה )זהו תחום עבודת המקור(. לשם כיול המערכת, נחבר את הדק ה- collector לנגד R L כפי שנתון בדפי ההנחיה. כדי לקבל זרם יציאה יציב, נדרוש כי זרם הבסיס יקיים: I, B I>> in כאשר I in הוא הזרם דרך הנגדים R1. and R2 בתרגיל נשתמש בטרנזיסטור מסוג data sheet( MJE371 נמצא באתר(. Vcc = 10[V] R B1 I B R E I E I in IC R B2 R L GND הכניסה האידיאלית למקור הזרם הנה מקור מתח יציב ומדויק. בדוגמא זו ישמש מחלק המתח בענף הכניסה תחליף למקור מתח האידיאלי ויהיה מורכב מנגד קבוע ומפוטנציומטר )נגד משתנה( כך שבאופן מעשי התנגדויות הכניסה עונות לסכמה הבאה: R B1 R B2 עמוד 6/ מתוך 45

37 שלב ראשון: עבור הנגד R L והספסיפיקציות המפורטות בדפי העבודה, ניתן להגיע לערך המטרה של הזרם דרך הנגד R L ע"י כיוון הנגדים R B1 ו- R. B2 IE אשר יהיה קטן מאוד מהזרם הכולל בענף עבור דרישת של זרם בסיס בערך I in אשר מקיים בקירוב את הדרישה מתוך ערכי.) I in חשבו העובר אל האדמה ( ההתנגדות המשוקללת )סכומה קבוע( במחלק המתח: V I (i) RB 1 RB2 cc in בנוסף, מידיעת זרם המטרה ב- collector כפי שנתון בדפי ההנחיה וקשרי הזרמים והמתחים בטרנזיסטור ניתן להגיע אל V. B )ראו שאלות הכנה עמוד 17( על ענף הכניסה מתקיים: B1 (ii) V cc R R R B1 B2 V B R B1 הינם הנגד העליון והתחתון במחלק הזרם הכולל )על כל הענף( R B2 ו- כאשר R B נתון בדפי ההנחיה. בהתאמה. שימו לב, ערך נגד הפוטנציומטר המקסימלי ע"פ נוסחאות (i) ו-( ii ), מהם ערכי הנגדים הדרושים במחלק המתח? יש א. לחשב את כל הערכים בטרם ניגש לעבודה. ע"י חיבור הדקי הפוטנציומטר לרמ"ס באופן מדידת התנגדות, כוונו את בורר הפוטנציומטר קרוב ככל הניתן לערכי ההתנגדויות שמצאתם. ב. I in )בהזנחת זרם הבסיס(, ערכי מחלק ג. בשל הקירוב שביצענו עבור קביעת המתח בכניסה לא יביאו לזרם המטרה במדויק. כדי להגיע לערך זה, : I C נכוון כעת את הפוטנציומטר באופן אמפירי ע"י מדידת זרם וודאו כי ספקי המתח מכובים. i. חברו את מקור הזרם שקיבלתם מהמדריך ע"פ השרטוט הנתון..ii חברו את הדק ה- collector לנגד 1.2KΩ ולרמ"ס באופן מדידת זרם ישר..iii הדליקו את ספק המתח, מדדו את זרם ה- collector ההתחלתי.iv ונסו להגיע אל זרם המטרה ( c.)i goal of I מה ערכי ההתנגדויות שקיבלתם לאחר צורת כיוון זו? v. מדדו את הזרמים I C ו- I E וחשבו את היחס ביניהם. מה הקשר של יחס זה למאפייני הטרנזיסטור..vi שלב שני: כעת נוסיף עומסים שונים על ענף ה- collector ונבחן את השפעתם על הזרם בענף. א. הציבו בתור R L שלושה ערכי נגדים שונים בתחום המוגדר בדפי העבודה )51-811Ω( ומדדו את הזרם I. C האם הזרם משתנה? עמוד 7/ מתוך 45

38 ב. ג. הציבו נגד בערך R L4 =10KΩ ומדדו את הזרם I. C האם הוצאנו את מקור הזרם מנקודת העבודה? מדדו בנוסף את I E האם קשר הזרמים המאפיין את הטרנזיסטור עדיין מתקיים? R B1 ועובר לאדמה. הציעו בקונפיגורציה זו זרם רב מתבזבז על נגד קונפיגורציה אחרת של ענף הכניסה אשר ימנע בזבוז זה )ניתן להוסיף רכיבים מסוגים שונים(. ביצוע הניסוי - חלק שני הקפידו תמיד לעבוד במצב של Calibrate כפתור Probe( במשקף( ביחס של 0:0. בכל שלב בו תידרשו לכוון את יציאת מחולל האותות, היעזרו במשקף או ברמ"ס. 1.0 מטרת התרגיל: הרכבת מעגל ובחינת התנהגות מעגל.RC א. ב. ג. ד. ה. ו. ז. יש לחבר את המעגל החשמלי המתואר באיור הבא ע"ג המטריצה כאשר ערך הנגד והקבל הוא כדלהלן:. R 1 K, C 1.5F כוונו את יציאת המחולל )היעזרו במשקף( כך שאות היציאה יוגדר כדלהלן: v S(t) = Asin(2 f t), Aptp 1[ V] התדר שיש להשתמש בו עבור סעיפים. f את יציאת ב'-ט' הוא [Hz] 30=1 המחולל יש לחבר למעגל. יש לחבר לשני ערוצי המשקף 0 ו- 1 את שני המתחים V2(t),V1(t) בהתאמה. מדדו באמצעות המשקף את מתח (RMS) של כל ערוץ בנפרד. חשבו את ההפרש בין המתחים. מדדו באמצאות המשקף )ע"י שימוש ב-" Function )"Math את הפרש המתח (RMS) בין 1 הערוצים. השוו לתוצאה שהתקבלה בסעיף הקודם. חשבו את הזרם (RMS) על הנגד R לפי תוצאות מדידת המתח בסעיפים ג' וד'. מדדו באמצעות המשקף את המתח (RMS) על הקבל C. מדדו באמצעות הרמ"ס את המתח על הקבל. השוו לתוצאה שהתקבלה בסעיף הקודם. עמוד 8/ מתוך 45

39 ח. ט. ZC חשבו את הזרם בקבל בהסתמך על גודל עכבת הקבל 1 wc IC VC Z בהסתמך על המתח בקבל לפי סעיפים ו-ז. השוו עם RMS C התוצאה שהתקבלה עבור הזרם בנגד R בסעיף ה. האם התוצאות ברורות? V V I בהסתמך על הנוסחה: Z 2 1 R 2 C )הביטויים הנתונים מבטאים את גודל הפאזורים(. חשבו תיאורטית את הזרם הכללי במעגל והשוו לתוצאות שהתקבלו עבור הנגד והקבל. הסבירו את התוצאות. השתמשו עבור הסעיפים י-י"ב ב- 3 תדרים הבאים:. f =30[Hz], f =300[Hz], f =30K[Hz] י. יא. מדדו את הפרש המופע בין 1 הערוצים )V2(t),V1(t)( על ידי שימוש ב- "Cursors" עבור כל אחד מהתדרים. מדדו את הפרש המופע בין 1 הערוצים )V2(t),V1(t)( באמצעות עקומת ליסג'יו עבור כל אחד מהתדרים. בין מה למה הזווית שמדדתם בסעיפים י-י"א? רמז: היעזרו באיור הבא וקבעו האם זאת זווית. or R Z יב. בהסתמך על נוסחאות פאזת העומס Z: 1 R cos Z R R C RC sin CZ C R 1 RC 2 1 C Z C 1 jwc 2 2 חשבו את φ והסבירו את משמעות של זווית זו. )בין מי הזווית מוגדרת?( עמוד 9/ מתוך 45

40 1.1 מטרת התרגיל: לימוד השימוש במשקף ויחסי אותות קטנים וגדולים. חלק - I א. מדידת אורכי הדפקים וזמני עלייה של האות כוונו את יציאת מחולל האותות לגל מרובע, בעל D,,duty-cycle הנתון בטבלה. חברו את היציאה לערוץ 0 של המשקף. חברו את יציאת אות הסנכרון של מחולל האותות (T.T.L) אל ערוץ 1 של המשקף. העבירו את שני הערוצים במשקף למצב מדידת "DC.Coupling" סנכרנו את המשקף לפי האות של ערוץ 0. מדדו את רוחב הדפקים Δt 1 ו- Δt 2 בשני הערוצים )האיור נועד להמחשה בלבד(..i.ii.iii.iv.v ב. מדידת קצבי עלייה ותדר האות כעת צרו במחולל האותות גל משולש בתדר והאמפליטודה הנתונים לכם וחברו אותו לערוץ 0 במשקף. חברו את יציאת אות הסנכרון של מחולל האותות (T.T.L) אל ערוץ 1 של המשקף. סנכרנו את המשקף על פי האות של ערוץ 0. מדדו את קצב העלייה של האות ) 1.(SR היעזרו בנוסחה: V SR1 t V t סנכרנו את המשקף לפי האות של ערוץ 1. מדדו את זמן המחזור וחשבו את התדר לפי: f 2 1 T 2 מה הקשר בין SR 1 לבין f 1 ולבין?f 2 מה תוכלו להגיד על אופיו של האות מיציאת T.T.L של המחולל?.vii.viii.ix.x.xi.xii.xiii.xiv חלק - II ג. מדידת אות AC קטן ברמה של מתח DC שימו לב: בכל עת שיש למדוד אות בעל עוצמת מתח נמוכה מומלץ לסנכרן את הערוץ הנמדד )בד"כ ערוץ 0( עם אות בעל תדר זהה ועוצמה גבוהה יותר. אות כזה, כפי שראינו בסעיף ב' מתקבל מיציאת הסנכרון של המחולל עצמו. עמוד /5 מתוך 45

41 במעגל המצורף קיימים שלושה מסננים אשר לכל אחד תפקיד שונה כמצוין בתוך הבלוק המתאים. Vcc (DC) 1. AC+DC Vin (AC) 2. PHASE = / /. PHASE = φ Vout1 Vout2 כניסת V in הינה כניסת האות הקטן ממחולל האותות וכניסת V cc הינה כניסת ספק המתח. היציאות Vout 1,2 מיועדות לחיבורים אל ערוצי המשקף. נתבונן במבנה כל בלוק לצורך מימושו )שימו לב שרק בלוק 0 מחובר למתח :)DC 1. AC+DC Vcc (DC) 2. PHASE = / 3. PHASE = φ R2 Vin (AC) R1 Vout 1 Vin Vout 2 Vin R pract Vout 3 R3 C הרכיבו את כל המעגלים ע"ג מטריצת החיבורים בהתאם לשרטוטים שהכנתם מראש. השאירו את כניסת ויציאת המתח מנותקות. קראו למדריך לאישור המעגל המורכב. עבור R pract הציבו בתחילה נגד בעל ערך של. 1.2KΩ חברו לכניסה V in אות סינוס סימטרי ממחולל האותות באמפליטודה A ותדר f. כפי שנתון בדף ההנחיה. שימו לב כי אכן אין offset לכניסת המחולל. נתקו את בלוקים 1,3 והשאירו את בלוק 0 כמעגל הפעיל כעת. כלומר, חברו את כניסותיו ויציאותיו אל כניסות ויציאות המעגל הכללי. מדדו את משרעת האות המתקבל [AC]).(Vout 1 במידה ולא מתקבל אות ברור ע"ג המשקף בדקו את כניסת הסנכרון אליו,.i.ii.iii.iv עמוד 51 מתוך 45

42 שנו את טווח הזמן של התצוגה האופקית ושנו את הגדרת צימוד האות.(AC/DC Coupling) מדדו את מתח ה- DC.(Vout 1 [DC]) חשבו את מתח ה- DC המצופה בהתאם לערכי הנגדים במעגל cal).(vout 1.v.vi ד. מדידת פאזה חברו את כניסת Vin )גל סינוסי כמקודם( גם לבלוק 1 וגם לבלוק 3. הגדילו את תדר אות הכניסה פי 011 ביחס לאות בסעיף הקודם. חברו את האות Vout 2 אל ערוץ 0 במשקף ובהתאמה את.Vout 3 העבירו את שני הערוצים למצב מדידה Coupling"."AC סנכרנו את המשקף לפי האות בערוץ 0 והגדירו "1."Source מדדו את הפרש המופע בזמן בין האותות שני הערוצים )נסמנו ב- Q (, מתוכו חשבו את הפאזה ברדיאנים. כוונו / וודאו כי מתח ה- DC )ממוצע( האות במחולל הינו אפס. תחת האפשרות Operations" "Math במשקף, הפעילו פעולת חיבור בין שני הערוצים. חשבו מה ערך הנגד הרצוי ( ideal R), עבור ערך הקבל הנתון בבלוק 3, אשר ייצור 0 )נתונה בדפים( בין הערוצים. היעזרו בקשר: עיכוב פאזה של tan 1 j R ZC מהו הנגד )שברשותכם( הכי קרוב בערכו לערך המחושב ) pract R)? מהו עיכוב הפאזה שהצבתו במעגל מניבה ( pract Q)? איזה פרמטר נוסף במעגל/אות תוכלו לשנות על מנת להגיע לעיכוב הפאזה הרצוי?.i.ii.iii.iv.v.vi.vii.viii.ix.x עמוד 52 מתוך 45

43 1.3 מטרת התרגיל: לימוד השימוש במחולל. שימו לב: בכל עת שיש למדוד אות בעל עוצמת מתח נמוכה מומלץ לסנכרן את הערוץ הנמדד )בד"כ ערוץ 0( עם אות בעל תדר זהה ועוצמה גבוהה יותר. המעגל החשמלי עבור תרגיל זה הינו: Vin S R Vout R2 R3 L C א. השפעת העומס על משרעת המחולל הרכיבו ע"ג מטריצת החיבורים את המעגל הנתון באיור ובהתאם לשרטוט שהכנתם מראש. השאירו את הדקי R2 ו- R3 מנותקים מצומת S. חברו לכניסה Vin אות סינוס ממחולל האותות בהתאם למאפיינים שבדף ההנחיה. חברו לערוץ 0 של המשקף יציאה מהדקי הכניסה.Vin וודאו כי המשקף במצב מדידת Coupling"."AC מדדו את משרעת האות בהדקי הכניסה )נגדירו כ- V1 (. חברו את הדקו החיובי של הנגד R2 אל צומת S. מדדו את משרעת האות המתקבל כעת - V2. כלומר, עליכם למדוד כיצד משתנה הכניסה ממקור המתח כתלות במעגל. חברו כעת את נגד R3 במקום נגד R2 וחזרו על המדידה מאותם ההדקים )נסמנה כ- V3 (. בהנחה ש- R>>R2 ו- R>>R3 וההתנגדות הפנימית הטורית של מחולל האותות היא 50Ω, חשבו את ערכי הנגדים R2 ו- R3. היעזרו בנוסחאות:.i.ii.iii.iv.v.vi.vii.viii.ix V V R V R ; V R2 50 R3 50 x. מדוע יש צורך בהנחה כי R גדול מאוד ביחס לנגדים האחרים? ב. מדידת תדר התהודה עמוד /5 מתוך 45

44 החליפו במעגל את הנגד R ב- R1. חברו לכניסה Vin אות סינוס ממחולל האותות בהתאם לדף ההנחייה. חברו לערוץ 0 של המשקף את היציאה.Vout נתקו את הדקי R3 וודאו כי R2 גם מנותק. בחנו את משרעת האות.Vout שנו את תדר האות המופק ממחולל האותות תוך שמירת משרעת האות בכניסה ומצאו את תדר התהודה של המעגל "LC" f). res ) מדדו את משרעת האות ) res V) ביציאה.Vout שימו לב שהאות ביציאה Vout יכול להיות קטן בהרבה מזה שבכניסה. חשבו את תדר התהודה של המעגל. האם ישנה התאמה בין התוצאות?.i.ii.iii.iv.v.vi.vii.viii עמוד 55 מתוך 45

45 נספח 0: דפי עבודה חלק ראשון תרגיל הכנה 2 ג' - הסברים: תרגיל הכנה 3 מדידה אוטומטית: Raise Time [sec] Vrms [Volt] T [sec] Freq [Hz] ערכים [Volt] Vptp מדידות הסברים: תרגיל הכנה 4 מדידה ידנית: Raise Time [sec] Vrms [Volt] T [sec] Freq [Hz] ערכים [Volt] Vptp מדידות תרגיל הכנה 5 הסברים: V common (serial -GND) V common(serial) V L(serial) V L(independent) V L(parallel) ערכים מדידות 0.0. א'-ג': ערכים מדידות ד. הסברים: עמוד 54 מתוך 45

46 1.2. מדידת רמ"ס: V Rs I [A] Rs[Ω] ערכים חישובים/מדידות.1.3 א. R 1 + R 2 [Ω] R 1 R 2 [Ω] ערכים [Ω] R 1 חישובים/מדידות ב. Verror% VR1 [v] Verror% ערכים חישובים/מדידות כניסת המעגלV [V] )מולטימטר ) הסברים: R 4 [Ω] R 3 [Ω] Ieff [ma] V eff_ S3 [V] ג-ד. ערכים חישובים/מדידות IDC [ma] ה. ערכים חישובים/מדידות R B1 [Ω] R B2 [Ω] I in 0.4 מקור זרם - חלק I א. ערכים חישובים R B1 [Ω] R B2 [Ω] ב. ערכים תוצאות מעשיות R B1 [Ω] R B2 [Ω] I Cinitial [ma] I Cgoal [ma] ג. ערכים חישוב/מדידות עמוד 56 מתוך 45

47 I E / I C I C [ma] ערכים [ma] I E חישוב/מדידות הסברים: חלק II I C1 [ma] R L1 [Ω] א. ערכים מדידות I C2 [ma] ערכים [Ω] R L2 מדידות I C3 [ma] ערכים [Ω] R L3 מדידות I E4 [ma] I C4 [ma] R L4 [Ω] הסברים: ג. הסברים: ב. ערכים מדידות עמוד 57 מתוך 45

48 מעבדה 2 )חלק שני(.2.1 ג+ד. מדידת משקף: V R- MATH(RMS) V 1(RMS) -V 2(RMS) V 2(RMS) V 1(RMS) ערכים מדידות הסברים: לפי סעיף ד' I R(RMS) [ma] לפי סעיף ג' I R(RMS) [ma] ה. ערכים חישובים V C (multimeter) [V] V C(RMS) [V] הסברים: ו-ז. ערכים מדידות Ic ( multimeter ) [ma] I C(RMS) [ma] ח. ערכים חישובים/מדידות הסברים: I [ma] ט. ערכים חישובים הסברים: עמוד 58 מתוך 45

49 φ (calculation) )ליסג'ו( φ φ (cursor) י-יב. ערכים חישובים/מדידות f=30 [Hz] f=300 [Hz] f=30k [Hz] הסברים:.2.2 חלק :I Δt 2 [s] Δt 1 [s] א. ערכים מדידות f [Hz] T [s] [V/s] SR 1 ערכים חישובים/מדידות ב. הסברים: חלק :II Vout 1 cal [V] Vout 1 [DC] [V] Vout 1 [AC] [V] ג. ערכים חישובים/מדידות Q pract R pract [Ω] R ideal [Ω] Φ [rad] T [ms] Q [rad] ד. ערכים חישוב/מדידות הסברים: עמוד 59 מתוך 45

50 R 3 [Ω] R 2 [Ω] V 3 [V] V 2 [V] V 1 [V] א. ערכים חישובים/מדידות.2.3 הסברים: V out [V] v in [V] f res [Hz] ב. ערכים חישובים/מדידות עמוד /4 מתוך 45

51 תיאופר-ויב הסדנה,למשח תדבעמ הארוה תודבעמ הדידמ רושכמ תרכה דומע 41 ךותמ 45 חפסנ םירוביח תצירטמ ג"ע םילגעמ טוטרשל רזע ףד :2 )היינשה דיל תחא תוצירטמ 1( :םש :'סמ הדבעמ :ליגרת :תורעה

52 תיאופר-ויב הסדנה,למשח תדבעמ הארוה תודבעמ הדידמ רושכמ תרכה דומע 42 ךותמ 45 חפסנ םירוביח תצירטמ ג"ע םילגעמ טוטרשל רזע ףד :2 )היינשה דיל תחא תוצירטמ 1( :םש :'סמ הדבעמ :ליגרת :תורעה

53 תיאופר-ויב הסדנה,למשח תדבעמ הארוה תודבעמ הדידמ רושכמ תרכה דומע 4/ ךותמ 45 חפסנ םירוביח תצירטמ ג"ע םילגעמ טוטרשל רזע ףד :2 )היינשה דיל תחא תוצירטמ 1( :םש :'סמ הדבעמ :ליגרת :תורעה

54 Exercise #1.1: R L = 2.2 [KΩ] Exercise #1.2: Rs =? [Ω] (high power resistance) Exercise #1./: V1 = 4 [V] R1=R2=R3 = 1 [KΩ] (should be unknowns) דף הנחייה וערכים )קבוצה 3(: R4 = 1.5 [KΩ] (should be unknown) V in = 3 [V], 100[Hz] (sinus wave) Exercise #1.4: R E = 1 [KΩ] R B = 500 [Ω] (maximal resistance) R L1-3 = three different resistance values in the range: [Ω] and fourth trial with value of 1.2 [KΩ] R L4 = 10 [KΩ] Vcc = 10 [V] I goal = 5 [ma] (target current in collector branch) Exercise #2.1: v (t) = Asin(2 f t) S A 1[ V ] ptp f =30 [Hz] f =300 [Hz] f =3K [Hz] R 1K C 1.5F Exercise #2.2: PART I: rectangle wave: Amp = 1.6 [V], D = 67%, f = 1[KHz] triangular wave: Amp = 1.6 [V], D=50%, f = 1[KHz] PART II: sine wave: Amp = 300 [mv], D = 50%, f = 125[Hz] V CC = 5 [V] (DC) R1=R3 = 1 [KΩ] R2 = 0.1 [KΩ] C = 2.2 [μf] 0 = 30 o Exercise #2.3: sine wave: Amp = 1 [V], D = 50%, f = 1.5[KHz] R = 1.6 [MΩ] R1= 0.1 [KΩ] R2 = 1 [KΩ] (unknown) R3 = 0.1 [KΩ] (unknown) C = 2.2 [μf] L = 12.7 [mh] (unknown) עמוד 45 מתוך 45