3 使用函式產生器與示波器測試 RC電路

完成下列步驟，以建立及測試 RC 電路。

1. 在工作站原型麵包板上，使用1μF 電容器及 1.0 kΩ 電阻器建立分壓電 路。

2. 將 RC 電路輸入端子連接到函式產生器 [FGEN] 及原型麵包板上的 [Ground] 針腳插槽。

圖 3-3. 連接到 FGEN 的實際 RC 元件

AC 電路的電源供應器通常是函式產生器。請用函式產生器來測試 RC 電 路。

9. 選擇 NI ELVISmx Instrument Launcher 中的 FGEN 圖示。

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圖 3-4. FGEN 人機介面

FGEN SFP 的控制項可執行下列工作：

• 選擇波形類型 (正弦波、三角波或方波)

• 藉由旋轉頻率旋鈕或將頻率輸入文字方塊 [Hz] 來設定頻率

• 使用 Amplitude 及 DC Offset 控制項來選擇波形及任何偏移量

NI ELVIS II 工作站右側也有函式產生器實際控制項 (Frequency) 與 (Amplitude)。有了可變電源供應器，您即可藉由按下 Manual Mode 方塊 [ ] 來進行手動控制。 工作站右側的綠色 LED 指示燈會亮起，以指明現在是手 動控制狀態。Frequency 與 Amplitude 旋鈕現可使用，而 NI ELVISmx 函式 產生器視窗中的虛擬控制項則呈現灰色，無法使用。

註： 函式產生器也提供某些特殊的操作功能，如訊號調變 (AM 或 FM) 或頻率掃描。您將於稍 後的實作練習中使用這些功能。

4. 將函式產生器設定為正弦波、2000 Hz、2 Vpk–pk。按下 Run。

您可使用 Scope SFP 來呈現及分析 RC 電路的電壓訊號。

11. 選擇 NI ELVISmx Instrument Launcher 中的 Scope 圖示。

圖 3-5. 顯示在 Scope 人機介面上的正弦波

示波器 SFP 類似大多數的示波器，但 NI ELVIS II 示波器可自動將輸入 端子連接至各種來源、具備內建 AC 量測功能及波形游標，且可輕鬆記 錄波形模式。

6. 將導線從 NI ELVIS II 工作站左側的 CH0 BNC 接頭連接至RC 電路的 1 kΩ 電阻器。為原型麵包板供電，然後按下示波器的 [Run] 按鈕。

7. 您可在示波器上看到正弦波。如下方式設定控制項：

• 刻度 CH0 500 mV/div

• 耦合 CH0 AC

• 時基 500 μs/div

• 觸發型態 (Edge)、來源 (Chan 0 Source)、準位 (V) (0.1)

檢視波形畫面底部的 Channel 0 量測值 RMS、Freq 及 Vpk–pk。您可啟用 游標來量測與時間相關的參數，如持續期間、工作週期及時間間隔。

8. 試用 FGEN 控制項 (虛擬或實際)，並觀察示波器視窗上的變化。

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9. 將另 1 組的測試導線從 Scope CH1 連接至函式產生器 SYNC 針腳插槽 及原型麵包板上的 GROUND。SYNC 是 TTL 5 V 訊號，通常用於執行 驅動作業。

10. 按下 Scope CH1 啟用方塊 [ ]。您現在可以看到新的訊號 (藍色)，且位 於TTL 準位。請參閱本實作練習開頭的示波器圖 (圖 3-1) 以做為參照。

11. RC 電路是 1 種被動高通濾波器，具有近 160 Hz 的低頻截止點。您可 使用 FGEN 掃頻功能視覺化濾波器參數。以上述設定值設定示波器。將 FGEN 控制項設為下列數值：

– 起始頻率 5 Hz – 終止頻率 5 kHz – 步階頻率 50 Hz

按下函式產生器的 [Stop] 按鈕，然後再按下 [Sweep] 按鈕。

12. 觀察掃描頻率時，過濾訊號 CH0 的振幅與相位如何隨 SYNC CH 1 訊 號變化。

低頻時，訊號 CH 0 的振幅較小，且與 SYNC 訊號不在相同相位。高頻 時，振幅接近函式產生器振幅，且 2 個訊號位於相同相位。

13. 關閉函式產生器及示波器視窗。

練習 3-3 結束

波德圖 (Bode plot) 可用極為實際的圖形格式定義 AC 電路的頻率特性。

振幅反應會被繪製為以分貝單位量測的電路增益，以做為對數頻率 (log frequency) 函式。相位反應則會被繪製為輸入與輸出訊號之間的相位差 (直 線量尺上)，以做為對數頻率函式。

完成下列步驟，以建立 RC 電路，並量測電路的增益與相位波德圖。

1. 選擇 NI ELVISmx Instrument Launcher 中的 Bode 圖示。

使用波德分析器 (Bode Analyzer) 即可掃描一定範圍的頻率 –從起始頻 率到終止頻率，步階頻率為 Δf。您也可設定測試正弦波的振幅。波德 分析器會使用函式產生器 SFP 來產生測試波形。您必須將 FGEN 輸出 插槽連接至測試電路及 [AI 1+] 與 Ground[AI 1–]。將受測電路的輸出端 子連接至 [AI 0+] 與 Ground。按下波德分析器視窗右下角的 HELP 按鈕 可查看更詳細的資訊。

2. 在 NI ELVIS II 原型麵包板上重新建立類似下列電路的 RC 電路，並如上 所述進行連接。

圖 3-6. 為進行波德量測的 RC 元件連接狀態