 |
Анализ пассивных четырехполюсников
|
|
|
|
1.1. Цель работы
Исследование пассивных четырехполюсников в среде PSpice.
1.2. Краткие теоретические сведения
Четырехполюсник – элемент электрической цепи, имеющий две пары выводов и описываемый относительно этих выводов без учета его внутренней структуры.
Ниже показан четырехполюсник с входными и выходными напряжениями и токами, используемыми для его описания.
Рис.1.1. Условно-графическое обозначение четырехполюсника.
Связь между токами и напряжениями на входе и выходе четырехполюсника устанавливается с помощью различных форм уравнений, а именно
(1.1)
(1.2)
(1.3)
На основании данных уравнений строятся эквивалентные схемы четырехполюсников (рис.1.2.).
Рис.1.2. Эквивалентные схемы четырехполюсника.
Между параметрами А, Z и Y существует следующая связь
(1.4)
(1.5)
Кроме этих параметров вводятся следующие:
– характеристическое сопротивление ZC четырехполюсника
, (1.6)
где Z 1X и Z 1K – сопротивления холостого хода и короткого замыкания четырехполюсника со стороны первых зажимов.
– мера передачи g= а + jb,
, (1.7)
где а – собственное затухание четырехполюсника, b – коэффициент фазы.
– вносимое затухание авн
, (1.8)
где S1 – мощность сигнала на нагрузке Z 2Н, непосредственно подключенной к источнику напряжения, S2 – мощность сигнала на нагрузке Z 2Н, подключенной к источнику напряжения через четырехполюсник.
1.3 Задание к лабораторной работе
1.3.1. Рассчитать в общем виде А параметры четырехполюсников, приведенных на рис.1.3.
а) б)
Рис.1.3. Г – образные четырехполюсники.
1.3.2. Используя каскадное соединение получить из исходных четырехполюсников Т и П – образные схемы (рис.1.4), для которых рассчитать параметры А.
|
|
|
Рис.1.4. Т и П – образные четырехполюсники.
1.3.3. В соответствии с номером варианта выбрать из таблицы 1.1 частоту входного гармонического сигнала, тип четырехполюсника и рассчитать значения его элементов (рис.1.4).
Варианты заданий
Таблица 1.1
| № варианта | ||||||||||
| f, кГц | ||||||||||
| тип | Т | П | Т | П | Т | П | Т | П | Т | П |
| Z 1, Z 2 | Z 1 = - Z 2 = j100 Ом | Z 1 = - Z 2 = -j100 Ом |
1.3.4. Рассчитать характеристическое сопротивление Z1С четырехполюсника.
1.3.5. Рассчитать значение меры передачи g четырехполюсника.
1.3.6. На основании рассчитанных параметров А для Т – образного четырехполюсника получить его Z параметры, а для П- образного четырехполюсника – Y параметры.
1.3.7. Составить описание исследуемого четырехполюсника на внутреннем языке PSpice.
1.3.8. Произвести расчет цепи в среде PSpice. Результатами исследования являются:
– А и Z параметры Т – образного четырехполюсника;
– А и Y параметры П – образного четырехполюсника;
– характеристическое сопротивление Z1С четырехполюсника.
Замечание: Режимы короткого замыкания и холостого хода моделировать путем подключения к выходу четырехполюсника резисторов 0.1 Ом и 1МОм соответственно.
1.3.10. Измерить меру передачи g четырехполюсника при согласованной нагрузке.
1.3.11. Измерить вносимое четырехполюсником затухание для нагрузки меньшей, большей и равной характеристическому сопротивлению.
1.3.12. Сравнить полученные результаты с теоретическими.
1.3.13. Составить отчет о проделанной работе.
1.4. Порядок выполнения работы
Последовательность действий, необходимых для выполнения лабораторной работы рассмотрим на примере составления схемы Т – образного четырехполюсника и ее описания на внутреннем языке PSpice.
1.4.1. На рис.1.5 приведена исследуемая цепь. Сопротивление резистора R1 равно характеристическому. Для измерения параметров А 11, А 21, Z 11 и Z 21 сопротивление резистора R2 принимают 1 МОм.
|
|
|
Рис.1.5. Исследуемый четырехполюсник.
1.4.2. Описание схемы на внутреннем языке PSpice.
A_param
R1 1 2 86.6
R2 4 0 1MEG
C1 2 3 31.8N
C2 3 4 31.8N
L1 3 0 159U
V1 1 0 SIN(0 1 100k)
.TRAN/OP 5U 0.1M 0 0.5U
.PROBE
.END
1.5. Контрольные вопросы
1.5.1. Дайте классификацию четырехполюсников.
1.5.2. Приведите формы описания четырехполюсников и обоснуйте их применение в различных режимах работы четырехполюсника.
1.5.3. Характеристическое сопротивление, его основные свойства.
1.5.4. Виды соединений четырехполюсников и способы нахождения результирующих параметров.
Лабораторная работа № 2
|
|
|
