A2B31ANO - Doplňkové informace k seminární a laboratorní výuce

== A2B31ANO - Doplňkové informace k seminární a laboratorní výuce ==

(– Martin Pokorný – katedra teorie obvodů - FEL ČVUT –)

== Pokyny a poznámky k vypracování laboratorních zpráv - 2016/2017 ==

(tyto poznámky nejsou směrodatné pro studenty navštevující cvičení jiných vyučujících)

Základní pokyny k vypracování laboratorních úloh:

1) Přečtěte si prosím důkladně oficiální pokyny k laboratorním měřením z předmětu ANO uvedené na portálu Moodle FEL!

2) Studenti měří standardně ve dvojicích (případně měří student sám). Každý student však zpracovává laboratorní úlohu samostatně (každý sám za sebe), vypracovanou úlohu odevzdává tedy také každým samostatně! Zpracovaná úloha sestává z domácí přípravy (na základě návodů na měření), zapsaných hodnot, zaznamenaných průběhů a jejich zpracování. Hodnoty a průběhy získané v rámci domácí přípravy (teoreticky vypočtené a výsledky SW simulací) a údaje naměřené a údaje z nich vypočtené se zaznemenávají do předem připravených tabulek či grafů.

3) Pozor! Zpracované laboratorní úlohy se k ohodnocení odevzdávají bezprostředně po skončení laboratorního měření! Obvykle se lab. úlohy zpracovávají do následujícího týdne, což u předmětu ANO neplatí!

4) Podle pokynů na Moodle FEL se laboratorní úlohy vypracovávají do "laboratorního deníku". Počítejte tedy s tím, že tento "laboratorní deník" Vám vyučující vrátí až za týden a nebudete ho tedy moci používat k jiným účelům. Vypracovaná úloha nemusí být nutně odevzdána v "laboratorního deníku" ve smyslu "sešitu". Úlohu je možné odevzdat na samostatných listech (dvojlistech), které nějak drží pohromadě (sešité listy, jeden či více dvojlistů), tedy ve formě jakéhosi "laboratorního protokolu".

Doplňkové pokyny a poznámky k vypracování laboratorních úloh:

1) Zpracovaná laboratorní úloha nemusí mít formu "předpisového laboratorního protokolu" (psaná na stroji či PC, tabulky a grafy tuší, rohové razítko...), ale měla by dodržovat běžné zásady pro vzhled tabulek a grafů a být čitelná a přehledná. Výrazně nečitelné a nepřehledné zpracování laboratorní úlohy může být důvodem k jejímu nehodnocení (0 bodů). Každá tabulka má určité standardní náležitosti (řádky a sloupce vyznačené čarami, záhlaví s označení veličin a jejich fyzikálních jednotek...), stejně tak každý graf (osy, stupnice, označení veličin a jejich fyzikálních jednotek...). Tabulka či graf nevhodně malých rozměrů vede obvykle k nečitelnosti zaznamenaných údajů.

2) Tabulky uvedené v návodech k měření berte prosím pouze jako vzor, jaké veličiny a pro jaké parametry mají být v tabulkách zaznamenány. Vedoucí předmětu vám tak ušetřil práci s vymýšlením, jak tabulku sestavit. Ve většině případů však nejsou tyto tabulky vhodné pro čitelný zápis měřených hodnot a to především vzhledem k jejich nedostatečné velikosti (např. výška řádků některých tabulek jen 5 mm). Některé tabulky také neobsahují místo pro všechny údaje, které je nutné při měření zaznamenat (např. hodnoty napětí, ze kterých se počítá napěťové zesílení ap.). Dále nejsou v tabulkách většinou uvedeny fyzikální jednotky veličin. V některých případech je sporná správnost značení veličin (značení napětí malým písmenem např. uo v případě, kdy je v tabulce uváděna maximální nebo efektivní hodnota harmonického průběhu, malá písmena jsou správně vyhrazena pro označování časových průběhů veličin, max. a ef. hodnoty se značí písmenem velkým). Použití tabulek z návodu (bez úpravy a v původní velikosti) pro záznam měřených hodnot bude považováno za nedostatek v domácí přípravě a může být důvodem ke snížení bodového hodnocení (zejména při nečitelnosti zaznamenaných hodnot).

3) K teoreticky vypočítaným hodnotám a hodnotám získaných SW simulací je nutné uvést uvažované výchozí hodnoty součástek, zejména pokud byly odlišné od hodnot uvažovaných na seminárních cvičeních (např. beta tranzistoru). Výpočty hodnot, které nebyly provedeny v rámci seminárních cvičení, je nutné ve zpracování lab. úlohy uvést (též kvůli srovnání vypočtených hodnot s hodnotami naměřenými).

4) Ve zpracování lab. úlohy by měly být uvedeny všechny potřebné hodnoty, tabulky, grafy, výpočty atd. Vše ostatní, co nesouvisí přímo s přípravou, výpočty, simulacemi a měřením je zbytečné. Není třeba, a není to ani vhodné, odevzdávat kompletní několikastránkový návod na měření. Popis měřicího přípravku a jeho zapojení a postup měření vyučující zná a nepotřebuje ho mít ještě v 60 dalších kopiích ;-). Přenášení a skladování několik cm tlustých svazků odevzdaných úloh není také zrovna pohodlné...

5) Každý student(-ka) uvede na vypracování lab. úlohy nejen své jméno a příjmení, ale též informaci o tom, s kým ve dvojici úlohu měřil(-a). Cvičící pak nebude muset vést detektivní pátrání ;-). Děkujeme!

Poznámky k vypracování lab. úloh č. 1 - Jednostupňový zesilovač s bipolárním tranzistorem, a č. 2 - Jednostupňový zesilovač s unipolárním tranzistorem:

Nejčastější nedostatky ve zpracování lab. úloh č.1 a č.2:

v domácí přípravě není správně vypočtena (nebo není vůbec uvedena) hodnota I_C pro případ, kdy je tranzistor v saturaci
není změřena hodnota U_BE v ověření nastavení pracovního bodu (kap.2.2), asi proto, že není uvedena v připravené tabulce...
ve zpracování nejsou uvedeny naměřené hodnoty napětí u_o, u_i, u_ol (nejsou v připravených tabulkách...)
v tabulkách nejsou uvedeny fyzikální jednotky veličin
napěťové zesílení Au nebo vstupní odpor Ri jsou měřeny chybně s připojeným zatěžovacím rezistorem na přípravku, má být měřeno zesílení pro nezatížený zesilovač! (při výpočtech na cvičení a z přípravy se vliv zatěžovací rezistoru o odporu 1 MOhm zanedbává)
rezistory Rs, RL1 a RL2 na přípravku jsou externí prvky, které nejsou součástí zesilovače a umožňují měřit Ri a Ro, nezapočítávají se ale do parametrů zesilovače! (Ri, Ro)
u tabulek chybí označení, jakého měření se týkají, případně podmínky, za kterých bylo měřeno (kmitočet, amplituda budícího signálu, zatěžovací odpor...)

Poznámky k vypracování lab. úlohy č. 3 - Rozdílový zesilovač (rozdílový stupeň):

Často se vyskytující chyby a nedostatky ve zpracování lab. úlohy č.3:
A) chybějící domácí příprava (vypočítané a simulované hodnoty v tabulce 1 v kapitole 2.)
B) nedostatky v záznamu a zpracování měření převodních charekteristik zesilovače (kap. 3.1.):

charakteristika není zakreslena v měřítku (chybí stupnice na osách, případně uvedení měřítka (např. 1 cm odpovídá 2 V))
chybí popis os charakteristiky (vynášené veličiny a jejich fyzikální jednotky)
namísto hodnot vstupního napětí zesilovače je vynášeno napětí na vstupu napěťového děliče, které je zobrazováno na osciloskopu (je nutné přepočítat)
v charakteristikách není vyznačena oblast (hodnota maximálního buzení), kdy zesilovač ještě pracuje v lineární oblasti (režimu)
není uvedeno rozdílové zesílení vypočítané z hodnot napětí pro lineární oblast zesilovače (výchozí hodnoty napětí, výpočet, hodnota poznamenaná vedle zakreslené charakteristiky pro OUT2 i OUT1)
není vyznačeno, která charakteristika je pro výstup OUT2 a která pro OUT1 (obě charakteristiky mají být vyneseny ve stejném obrázku)
není vyznačeno, které charakteristiky platí pro kterou hodnotu proudu emitorů
chybí odpověď na otázku: "V jakém případě je fáze přenosu obrácená?", tedy pro který výstup (OUT2 nebo OUT1) je výstupní napětí v protifázi oproti napětí vstupnímu

Výsledky ostatních měření (kap. 3.2 až 3.4) se zaznemenávají do tabulky 2 dle kap. 4). Dosažené parametry mají být porovnány (s hodnotami vypočtenými nebo odsimulovanými pomocí SW).

Poznámky k vypracování lab. úlohy č. 4 - Lineární operační sítě:

Často se vyskytující chyby a nedostatky ve zpracování lab. úlohy č.4:
Nejčastějším problémem při měření této úlohy je podceněná domácí příprava. Na první pohled se zdá, že téměř žádná příprava není potřeba, což je zásadní omyl. Jenom není v návodu polopaticky napsáno, co vše je třeba si připravit, a tabulky nejsou tentokrát v návodu dodány v "prefabrikované" podobě. Zmínky o přípravě jsou rozesety po celém návodu a také jsou uvedeny v základních informacích o měření na Moodle. Je tedy třeba pozorně číst návod a připravit si všechny potřebné tabulky a grafy na záznam měřených hodnot a průběhů a vypočítat hodnoty zlomových kmitočtů pro integrátor. Čtěte také úvodní informaci k měřené úloze pod odkazem "Laboratorní měření na přípravku operačních sítí" v informacích ke cvičení č. 10. Zde se mimo jiné píše: "Jako přípravu je nutné si připravit tabulky pro změřené a vypočítané hodnoty." Pokud si tabulky a případně také grafy nepřipravíte, riskujete, že měření a zpracování úlohy během cvičení nestihnete! Pro lepší představu jak připravit tabulky a grafy a jak postupovat při měření se doporučuje shlédnout instruktážní video.

Pro měření na invertujícím zesilovači (kapitola 3.) je třeba si připravit:

tabulky pro záznam měřených hodnot modulové kmitočtové charakteristiky zesilovače pro všechny požadované kombinace hodnoty zesílení a hodnoty kompenzační kapacity (je vhodné, nikoliv však nutné, zaznamenat kromě hodnoty zesílení (v dB) také fázový posun)
společný graf pro vynesení všech modulových kmitočtových charakteristik změřených v této části (modul v dB v závislosti na kmitočtu v logaritmickém měřítku, souřadnicový systém grafu)

Nezapomeňte na úkol zjistit minimální kompenzační kapacitu pro stabilní systém pro požadované hodnoty zesílení (bez buzení vstupním signálem).

Pro měření na ztrátovém integrátoru (kapitola 4.) je třeba si připravit:

výpočet hodnot zlomového kmitočtu modulové kmitočtové charakteristiky integrátoru pro obě hodnoty časové konstanty
tabulky pro záznam měřených hodnot modulové kmitočtové charakteristiky integrátoru pro obě hodnoty časové konstanty (je doporučeno zaznamenat kromě hodnoty zesílení (v dB) také fázový posun)
společný graf pro vynesení všech modulových kmitočtových charakteristik změřených v této části (modul v dB v závislosti na kmitočtu v logaritmickém měřítku), je vhodné si připravit rozložení kmitočtů na logaritmické ose grafu (souřadnicový systém grafu)
grafy pro záznam (v měřítku) časových průběhů vstupního a výstupního napětí integrátoru při buzení obdélníkovým signálem, průběhy se zaznemenávají pro všechny 4 případy (měření pro dva různé kmitočty a dvě hodnoty časové konstanty)

Každý graf by měl mít patřičné náležitosti (osy, stupnice, označení veličin a jejich fyzikálních jednotek...). V grafu kmitočtových charakteristik by měly být vyneseny změřené body a ty pak proloženy spojitou křivkou. Je možné též doplnit ke kmitočtovým charakteristikám jejich asymptoty. Ze zaznamenaných časový průběhů vstupního a výstupního napětí integrátoru by měl být zřejmý jejich tvar, amplituda a vzájemný časový (fázový) posun. Průběhy mají být zaznamenány v měřítku (na obou osách).