Методика измерения частотных (АЧХ и ФЧХ) характеристик
По определению, частотная характеристика параметра цепи есть зависимость от частоты отношения комплексной амплитуды отклика к комплексной амплитуде входного гармонического сигнала
H(jω) = Ym/Xm.
Таким образом, ЧХ есть функция комплексной переменной jω – комплексной частоты, и ее называют комплексной частотной характеристикой (КЧХ), которую в показательной форме можно записать следующим образом:
H(jω) = Ym/Xm=(Ymеj φy)/ (Xmеj φx) = (Ym/Xm)еj φ(ω)
Из записанного выражения следует, что комплексная функция состоит из двух действительных функций:
1. H(ω) = Ym/Xm – АЧХ;
2. φ(ω) = φy - φx - ФЧХ.
Измерение АЧХ и ФЧХ с помощью генератора и осциллографа слишком трудоемко, значительно проще проводить измерения с помощью измерителя диаграмм Боде, входящего в состав виртуальной электронной лаборатории EWB. Передняя панель и его выводы показаны на рис.1.
В режиме измерения АЧХ (Magnitude) на экран выводится график зависимости от частоты отношения Umy/Umx, где Umy -амплитуда гармонического сигнала по напряжению на выводах OUT - “ВЫХОД”, а Umx – амплитуда гармонического сигнала по напряжению на выводах IN - “ВХОД”. В режиме измерения ФЧХ (Phase) на экран выводится график зависимости от частоты фазового сдвига между гармоническими сигналами по напряжению Umy на выводах “ВЫХОД”, и - Umx на выводах “ВХОД”.
Настройка измерителя заключается в выборе масштабов по осям: логарифмический (кнопка LOG) или линейный (кнопка LIN), и в выборе пределов измерения по вертикальной и горизонтальной осям с помощью кнопок в окошках F – максимальное значение и I – минимальное значение.
 |
Измерение конкретных значений АЧХ и ФЧХ можно проводить с помощью вертикальной визирной линии, которая в исходном положении находится в начале координат и перемещается по экрану с помощью мыши или кнопками ←, →.
Значения измеряемой функции и ее аргумента в месте установки визирной линии индицируется в окошках в правом нижнем углу.
Схема и методика измерения частотных передаточных по напряжению характеристик (АЧХ и ФЧХ) четырехполюсника
К частотным передаточным характеристикам четырехполюсника относят комплексную функцию частотного коэффициента передачи напряжения К(jω)= U2m/U1m. Она представляет собой зависимость от частоты отношения комплексной амплитуды выходного напряжения к комплексной амплитуде напряжения на входе. Отсюда следует, что АЧХ передаточной функции напряжений есть К(ω)=U2m/U1m, а ФЧХ передаточной функции напряжений есть φк(ω)= φ2- φ1.
Следовательно, для измерения указанных характеристик клеммы ВХОД измерителя диаграмм Боде необходимо подсоединить ко входу исследуемого четырехполюсника, а клеммы ВЫХОД к выходу четырехполюсника.
Схема измерения частотных передаточных по напряжению характеристик цепи приведена на рис.1.2.
Как следует из схемы Ym=U2m, а Хm= U1m. Отсюда следует, что измеряемая характеристика представляет собой комплексную функцию коэффициента передачи напряжений т.е.
H(jω) = Ym/Xm= U2m/U1m = К(jω).
 |
