Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Методичні відомості і вказівки

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Інститут телекомунікаційних систем

Дисципліна: «Теорія електричних кіл»

Лабораторна робота № 5

Тема:

«ДОСЛІДЖЕННЯ АЧХ І ФЧХ НАЙПРОСТІШИХ ЛАНЦЮГІВ»

варіант 2.1

Виконав: ст.гр. ТЗ-11

Кулик О.В.

Перевірив: Карнаух В.Я

Київ 2012

Лабораторна робота № 5

ДОСЛІДЖЕННЯ АЧХ І ФЧХ НАЙПРОСТІШИХ ЛАНЦЮГІВ

Мета роботи: Дослідити амплітудно-частотні і фазочастотні характеристики найпростіших пасивних і активних RLC-ланцюгів, оволодіти технікою виміру цих характеристик.

Підготовка до роботи

1. При підготовці до роботи необхідно ознайомитися з методичними вказівками, робочим завданням, вивчити навчальну літературу, зробити всі розрахунки, зазначені в робочому завданні (в першу чергу по п.1 і п.2) та відповісти на наступні питання:

1.1 Наведіть визначення частотного коефіцієнту передачі, амплітудно-частотної і фазової характеристик чотириполюсного ланцюга.

1.2 Що таке діаграма Найквіста?

1.3 Дайте визначення характеристичних опорів чотириполюсного ланцюга і як їх визначити практично, виконуючи виміри струмів та напруг на виводах чотириполюсника.

1.4 Як визначається частотна смуга пропускання чотириполюсного ланцюга?

1.5 Для яких ланцюгів існує взаємозв'язок між АЧХ і ФЧХ? Наведіть обґрунтування.

1.6 Як розрахунковим шляхом на змінному струмі можна одержати АЧХ і ФЧХ ланцюга між двома довільними парами затискачів ланцюга.

Робоче завдання

1. При підготовці до роботи необхідно розрахувати у відповідності з заданим варіантом характеристичні опори схем, представлених на рис.5.1а – 5.1д.

2. При підготовці до роботи отримайте теоретичні формули АЧХ і ФЧХ ланцюгів у відповідності з варіантом завдання для прямого і зворотного включення в погодженому і непогодженому включенні. За отриманим формулам розрахувати залежності АЧХ і ФЧХ коефіцієнту передачі по напрузі ланцюгів у відповідності з варіантом завдання, заповнити розрахункові графи | К_u(jω)|, φ_u(ω) таблиць робочого завдання і побудувати графічні залежності цих величин.

Розрахунковий діапазон зміни частоти f_мін – f_макс визначається для кожної схеми окремо у відповідності з заданим варіантом та повинен включати значення частити f_ср при якій досягається максимальна крутість зміни досліджуваної залежності (максимальне можливе значення похідної). Значення діапазону частот орієнтовно визначається як f_мін = 0.1* f_ср, f_макс =10* f_ср повинно складатися з 10...15 дискретних точок розміщених в цьому діапазоні, включаючи f_ср та ефективно відтворювати досліджувану залежність.

3. По черзі, збираючи схеми, запропоновані на рис.5.1, відповідно варіантові завдання (див. табл. 5.2), зніміть їх АЧХ і ФЧХ коефіцієнту передачі по напрузі K_U(j ω) в двох режимах – погодженому режимі при прямому і зворотному включенні ланцюга (у відповідності зі схемами вимірів, наведеними на рис 5.2 і рис. 5.3), і непогодженому режимі при прямому включенні (схеми вимірів відповідають рис. 5.2, однак на виході відсутнє навантаження – режим ХХ, а на вході генератор підключений безпосередньо до входу - Z₀₁= 0).

Результати вимірів заносять в таблицю 5.1.

Табл. 5.1 --- Характеристика режиму виміру--------------------------------- (див. примітка до таблиці).

f- час тота

Uвх

Iвх

j вх між U/I

Pвх

Uвих

Iвих

j вих між U/I

Pвих

j_u (w) вих/вх між напруг.

K_U(j ω) вих/вх між напруг

| K(jω) |²по потужн.

розр

експ

розр

ек сп

розр

експ

розр

експ

розр

експ

розр

ек сп

розр

експ

розр

ек сп

ро зр

ек сп

розр

ек сп

ро зр

експ

4. Побудуйте графічні залежності АЧХ і ФЧХ за результатами вимірів в залежності від частоти | K_U(jω)| і j_u (ω) за даними табл. 5.1, де |K_U(jω)| - модуль частотно-залежного коефіцієнта передачі по напрузі, j_u (ω) - його фазочастотна характеристика. Графічні залежності цього пункту і п.5 повинні бути розміщені на тому ж графічному полі, що й теоретичні, які отримані в п.2.

5. Розрахуйте за даними табл 5.1 і побудуйте графічні залежності коефіцієнта передачі потужності | K(jω) |² від частоти (для схем у відповідності з варіантом завдання) при прямому включенні для погодженого режиму включення.

6. Розрахуйте за даними табл 5.1 і побудуйте діаграми Найквіста для коефіцієнта передачі ланцюга по напрузі схем у відповідності з варіантом завдання для погодженого і не погодженого режиму при прямому включенні.

7. Порівняєте отримані результати з теоретичними і зробіть висновки по роботі.

Таблиця 5.2. Варіанти завдань.

№ вар	R Ом	C нФ	L мГн	R1 кОм	R2 кОм	C1 нФ	C2 нФ	R Ом	схема
							0,5		1а,1в
									1б,1г
									1а,1д
									1б,1д
									1в,1д
									1г,1д
									1а,1г
									1б,1в
									1б,1в
									1а,1д

Методичні відомості і вказівки

Функція, що описує залежність відношення двох будь-яких комплексних амплітуд (струмів або напруг), називається частотним коефіцієнтом передачі К(jω), яка може бути представлена в показовій формі:

де | К(jω)| - амплітудно-частотна характеристика ланцюга (АЧХ),

φ_K(ω) - фазова характеристика ланцюга (ФЧХ).

В теорії ланцюгів отримав поширення ще один спосіб графічного уявлення частотних властивостей ланцюгів – так звана діаграма Найквіста. Вона представляє собою годограф кінця вектора К(jω) на комплексній площині при різних значеннях частоти ω, яка змінюється в межах від 0 до ∞.

Для виміру АЧХ зручно користуватися логарифмічними одиницями – децибелами. При цьому вводиться поняття посилення (загасання ланцюга).

, дБ

Якщо використовувати відношення вихідної потужності на якійсь парі полюсів ланцюга до вихідної на іншій парі полюсів, то отримаємо | K(jω) |². Тоді:

, дБ

Якщо поміняти вхідні і вихідні пари полюсів місцями, то отримаємо | К(jω) |_обр. Якщо ланцюг симетричний, то | К(jω) | = | К(jω) |_обр.

Коефіцієнт передачі ланцюга залежить від опорів генератора і навантаження, що в свою чергу обумовлено вхідним і вихідним опорами ланцюга. Однозначність в визначенні | К(jω) | настає тоді, якщо опір генератора і навантаження рівні характеристичним опорам. Опір генератора, в цьому випадку, повинен дорівнювати характеристичному вхідному опорові ланцюга Z₀₁, а опір навантаження характеристичному вихідному опорові ланцюга Z₀₂. При цьому досягається максимальний коефіцієнт передачі потужності від генератора через ланцюг в навантаження.

Характеристичні опори Z₀₁, Z₀₂ – це взаємозалежна пара опорів для заданого ланцюга. В випадку, якщо ланцюг навантажений, наприклад, на вихідний опір Z₀₂ по виходу, то його вхідний опір по входу дорівнює Z₀₁(див. рис. 5.2 – пряме включення). Аналогічно, якщо в ланцюзі поміняти вхідні і вихідні пари полюсів місцями, то при навантаженні Z₀₁ вхідний опір ланцюга буде дорівнювати Z₀₂(див. рис. 5.3 – зворотне включення), але таке співвідношення буде виконуватися тільки для взаємного лінійного ланцюга.

Z₀₁Z₀₂Z₀₂ Z₀₁

1 2 2 1

Е_Г Z₀₂ E_Г

U_ВХ U_ВИХ U_ВХ U_ВИХ

1’ 2’ 2’ 1’

Пряме включення Зворотне включення

Рис.5.2 Рис.5.3

Для кожного лінійного взаємного ланцюга, характеристичні опори визначаються з використанням «А»- параметрів цього ланцюга:

«А»- параметри ланцюга можна одержати з використанням |Z| матриці ланцюга, сформованої для ланцюга без джерела сигналу і навантаження:

; ; ; .

Де: D - визначник матриці |Z|; D_ij – i, j алгебраїчне доповнення матриці |Z|;

D_{11 22} – складне доповнення:

В рамках даної лабораторної роботи передбачається дослідити найпростіші ланцюги, зображені на рис. 5.1.

В якості підготовки до лабораторної роботи рекомендується вивести відомим способом вирази для АЧХ і ФЧХ коефіцієнта передачі по напрузі схем, представлених на рис.5.1. При цьому припустити, що в зазначених схемах на вході підключено джерело ідеальної напруги, а на виході схем забезпечено холостий хід. Остаточні вирази для АЧХ і ФЧХ наводимо в якості довідки. В цих виразах w- кругова частота.

де τ = L/R

Ů_R

Ů_вх L Ů_L = Ů_вих

12 Следующая ⇒