ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων. Τελική Εξέταση Α μ.μ. και μ.μ.

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων. Τελική Εξέταση Α μ.μ. και μ.μ."

θάνατος Παπανικολάου
5 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΗΜΜΥ 23 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Τελική Εξέταση Α μ.μ. και μ.μ. Ομάδα (3.-5. μ.μ.) Ακατζιώτης, Ανδρέας Γιαννάκη, Γρηγόρης Καμπούρη, Στέλλα Κοϊνά, Ιουλία Κυριάκου, Λάμπρος Νανούσης, Οδυσσέας Προκόπη, Έλενα Σxxxxxx, Ηxxxx Σταύρου, Αργυρώ Ταραράς, Κωνσταντίνος Χειμώνα, Κωνσταντίνος Χριστοδούλου, Χριστάκης Χριστοδούλου, Χριστόφορος Υλικά Ποτενσιόμετρο: k Αντιστάσεις: k x 4,.2k, 3.3k, k Πυκνωτές: 4.7n Πηνία: m (Βεβαιωθείτε ότι είναι σωστά!) Παρατηρήσεις. Πρέπει να βρίσκεστε στο χώρο της εξέτασης έγκαιρα. Δεν θα δοθεί καμιά παράταση. Η εξέταση θα τελειώσει ακριβώς όπως προνοεί το πρόγραμμα. 2. Θα εξετάζεστε στους πάγκους που βρίσκεστε συνήθως, εκτός και αν ο πάγκος σας συνορεύει με άλλης ομάδας, οπότε και ο εξοπλισμός σας θα μεταφερθεί στο πλάι. 3. Απαγορεύεται αυστηρά η χρήση σημειώσεων, εγχειριδίων, βιβλίων ή οποιουδήποτε άλλου υλικού εκτός από γραφική ύλη, υπολογιστική μηχανή και οργάνων του εργαστηρίου. 4. Απαγορεύεται η συνομιλία κατά την διάρκεια της εξέτασης 5. Απαγορεύεται, επίσης, η ανταλλαγή οποιωνδήποτε υλικών ή συσκευών. Αν νομίζετε ότι θα χρειαστείτε οτιδήποτε (π.χ. υπολογιστική μηχανή, γομολάστιχα, μολύβια κλπ.) πρέπει να έχετε μεριμνήσει να το φέρετε από πριν. Αν υπάρχει πρόβλημα μιλήστε μόνο με τους βοηθούς. 6. Προσοχή! Παράβαση των πιο πάνω κανονισμών σημαίνει αυτόματο μηδενισμό στη τελική εξέταση! Σημείωση: Οι εσωτερικές αντιστάσεις των πολυμέτρων είναι Πολύμετρο Βολτόμετρο Αμπερόμετρο Peak Tech MΩ Ω Instec ΜΩ kω

2 Άσκηση (PSPICE) 25/ A. Υλοποιήστε το πιο κάτω κύκλωμα στο PSPICE και βρείτε σε πια από τις αντιστάσεις R-R4 οι μεταβολές επηρεάζουν πιο πολύ την τάση εξόδου Vout. Πια είναι αυτή η αντίσταση και πόσο αλλάζει η τάση εξόδου ανά Ω; (/) V R.2k R4 R3 3.3k V 5.6k + R2 k Rout k Vout - B. Χρησιμοποιώντας μια μεταβλητή αντίσταση στη θέση της αντίστασης που επηρεάζει πιο πολύ την τάση εξόδου δείξετε με τη βοήθεια γραφικής παράστασης ότι ισχύει το πιο πάνω. Παραδώστε την γραφική παράσταση και εξηγείστε τους υπολογισμούς σας. (5/) Μέρος Α Αντίσταση: Μεταβολή (V/Ω): R3 5.45E-4 Μέρος Β Για να δείξουμε ότι το πιο πάνω ισχύει τοποθετούμε μεταβλητή αντίσταση στη θέση της R3 και στην γραφική παράσταση Vout ως προς R3 βρίσκουμε την κλήση γύρω από τα 3.3kΩ. Κλήση = 5,498e-4 V/Ω που συμφωνεί με το πιο πάνω αποτέλεσμα. (βλέπετε σχεδιάγραμμα και γραφική παράσταση.) 2

3 DC SENSITIVITIES OF OUTPUT V(R_Rout) D PARAMETERS: res = 3.3k ELEMENT ELEMENT ELEMENT NORMALIZED NAME VALUE SENSITIVITY SENSITIVITY (VOLTS/UNIT) (VOLTS/PERCENT) D V R.2k R4 R3 res R_R3 3.3E E-4.787E-2 R_R4 5.6E E E-3 R_R2.E E E-3 R_Rout.E E E-2 R_R.2E E E-3 V_V.E E E-2 V 5.6k C R2 k Rout k C B B A A Title PSPICE Problem Size Document Number Rev A O PIO KALOS O MAQHTHS Date: Saturday, November 26, 25 Sheet of 2

4 ** Profile: "SCHEMATIC-Variable Res" [ D:\Courses\ECE 23\Final\PSPICE \pspice-schematic-variable res.sim ] Date/Time run: 2/6/5 2:44:57 Temperature: 27. (A) pspice-schematic-variable Res.dat (active) 7.6V 7.2V 6.8V 6.4V 6.V 5.6V.5K 2.K 2.5K 3.K 3.5K 4.K 4.5K 5.K V(Rout:2)- V(Rout:) res Date: December 6, 25 Page Time: 4:56:52

5 Άσκηση 2 (Πειραματική) 3/ A. Χρησιμοποιώντας το πολύμετρο ως βολτόμετρο και ωμόμετρο, βρείτε το ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin για την πιο κάτω διάταξη. Περιγράψετε αναλυτικά την διαδικασία. (/) R k k R2 R3 2 V V k R_Load 5V V2 R4 k B. Υλοποιήστε το κύκλωμα Thevenin χρησιμοποιώντας μια πηγή και ένα ποτενσιόμετρο (μπορείτε να χρησιμοποιήσετε είτε τα άκρα -2 είτε τα άκρα 2-3.) Εξηγείστε πως θα θέσετε την αντίσταση στη σωστή τιμή. (5/) C. Μετρήστε το V th και I th και από αυτές τις μετρήσεις υπολογίστε το R th. Συμφωνεί η μέτρηση σας με το πιο πάνω βήμα, μέσα στα πλαίσια της αβεβαιότητας; Αν όχι, εξηγήστε το λόγο και αποδείξτε το με υπολογισμούς. Δείξετε πως υπολογίσατε την αβεβαιότητα για όλες τις μετρήσεις και τους υπολογισμούς σας. (5/) Μέρος Α Ισοδύναμο κύκλωμα Thevenin με βολτόμετρο και ωμόμετρο.. Αφαιρούμε το R load. 2. Τοποθετούμε στη θέση του το βολτόμετρο και μετρούμε το V th 3. Αφαιρούμε τις πηγές και κλείνουμε το κύκλωμα με σύρμα. 4. Μετρούμε την αντίσταση R th με το πολύμετρο στην ίδια θέση αλλά ως ωμόμετρο. V th = 8.5 ±.5% V R th =2 5 ± x.5% V th = 8.5 ±.4 V R th = 2 5 ±.25 Ω Μέρος Β Κατασκευάζουμε το πιο κάτω κύκλωμα Rth 2.5k 8.5V Vth Rm k Για Rth χρησιμοποιούμε τα δύο άκρα του ποτενσιόμετρου το οποίο θέτουμε στα 2.5 k με την βοήθεια του πολυμέτρου. 3

6 Μέρος C V th = 8.5 ±.5% V I th = ±.5% ma R th =V th /I th = ± 2 x.5% V th = 8.5 ±.4 V I th = ±.2 ma R th = ± 3.5 Ω Είναι προφανές από τις πιο πάνω μετρήσεις ότι το αποτέλεσμα δεν είναι το ίδιο. Σε μεγάλο βαθμό, η διαφορά μεταξύ των δύο εξηγείται λόγω της ύπαρξης μια σχετικά μεγάλης εσωτερικής αντίστασης στο αμπερόμετρο. Βλέπουμε ότι, για R m = kω Ι = V/(R th +R m )= 8.5V / (2.5k + k) = ma μια τιμή πολύ πιο κοντά σε αυτή που μετρήσαμε πιο πάνω. (Σημείωση: Κάποια αμπερόμετρα έχουν μικρότερη εσωτερική αντίσταση άρα η διαφορά μεταξύ των δύο μετρήσεων δεν θα είναι τόσο δραματική αλλά θα είναι υπαρκτή.) 4

7 Άσκηση 3 (Πειραματική) 45/ A. Ποια είναι η σχέση των στοιχείων και συχνότητας συντονισμού (fο) και εύρους ζώνης (Δf) σε ένα κύκλωμα LCR σειράς; (5/) B. Περιγράψετε αναλυτικά πως μπορείτε να μετρήσετε πειραματικά τις τιμές L και C χρησιμοποιώντας μόνο το πολύμετρο και τον παλμογράφο (και όχι το LCR meter) στο πιο κάτω κύκλωμα. Εκτελέστε το πείραμα και δείξετε τα αποτελέσματα σας. (2/) Vac Vdc V C 3.3n L 2 mh R k + Vout - C. Αντικαταστήστε την αντίσταση R με ποτενσιόμετρο (όπως στο σχήμα πιο κάτω) και βρείτε τη θέση της αντίστασης για την οποία το εύρος ζώνης είναι 4 khz στην συχνότητα συντονισμού. Ποια είναι η τιμή της αντίστασης; Περιγράψετε αναλυτικά τα βήματα που ακολουθήσετε για να βρείτε αυτό το αποτέλεσμα. (2/). Vac Vdc V C 3.3n L 2 mh + 2 Vout - 3 R Μέρος Α f o 2π LC R Δ f = = f f 2π L = 2 Μέρος Β. Χρησιμοποιώντας το πολύμετρο μετρούμε την τιμή της R 2. Χρησιμοποιώντας τον παλμογράφο σε ΧΥ βρίσκουμε με την βοήθεια του σχήματος Lissajous την συχνότητα συντονισμού. 3. Χρησιμοποιώντας τον παλμογράφο σε ΥΤ βρίσκουμε τη συχνότητα πάνω (f 2 ) και την συχνότητα κάτω (f ) από την συχνότητα συντονισμού όπου το Vout είναι.77 Vin. Υπολογίζουμε το εύρος ζώνης. 4. Χρησιμοποιώντας τις εξισώσεις του μέρους Α λύνουμε ως προς L και C Αποτελέσματα. R =.987 kω 2. f o = khz 5

8 3. f = 2.86 khz Δf = 6.44 khz f 2 = khz 4. L = R/2πΔf =.987k/2π6.44k = 9.79 mh C = (/2πf o ) 2 /L = (/2π28.84k) ) 2 /9.79m = nf Μέρος C. Θέτουμε την αντίσταση στα δύο άκρα του ποτενσιόμετρου έτσι ώστε να είναι k και την τοποθετούμε στο κύκλωμα. 2. Αυξάνουμε την αντίσταση σταδιακά και μετρούμε το εύρος ζώνης μέχρις ότου αυτό φτάσει στα 4 khz. 3. Αφαιρούμε το ποτενσιόμετρο από το κύκλωμα και μετρούμε την αντίσταση με το πολύμετρο. Αποτελέσματα f =4.25 khz f 2 = khz Δf = khz R = kω 6

Σχετικά έγγραφα

ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων. Τελική Εξέταση Α μ.μ. και μ.μ.

ΗΜΜΥ 203 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων. Τελική Εξέταση Α μ.μ. και μ.μ. ΗΜΜΥ 23 Εργαστήριο Κυκλωμάτων και Μετρήσεων Τελική Εξέταση Α2 3.-5. μ.μ. και 5.3-7.3 μ.μ. Ομάδα 2 (5.3-7.3 μ.μ.) Ανδρονίκου, Χαράλαμπος Αφαντίτη, Κατερίνα Γεωργίου, Ελένη Ευθυμίου, Άντρη Ηλίας, Ηλία Ηροδότου,