Обработка опытных данных и их проверка

Лабораторная работа (2) №4

Исследование частотных характеристик фильтра низкой частоты

Цель работы:

Выбор параметров реактивного электрического фильтра для заданного типа фильтра, расчёт согласованных сопротивлений источника сигнала и нагрузки, сопоставление реальных частотных характеристик фильтра с идеальными, формулировка выводов по работе.

экспериментальное исследование коэффициента передачи сигнала через реактивный электрический фильтр;

Основы теории

Электрические фильтры низкой частоты типа k.

Рис.1

 

Фильтрами типа k называют фильтры, у которых Параметр называют номинальным характеристическим сопротивлением.

, .

Для «Т» . Для «П»

В полосе пропускания – характеристическое сопротив­ление чисто активное, полосе затухания ― имеет индуктивный характер, а – емкостной харак­тер.

Частота среза .

Параметры меры передачи и выражения для определения граничных частот могут быть сведены в таблицу 1.

 

 

Таблица 1

Полоса пропускания	или	а = 0
Полоса затухания
			,

Для осуществления согласованного режима работы фильтра необходимо выполнение равенства .

При частотах ниже частоты среза коэффициент затухания фильтра равен нулю. Реальная частотная характеристика рассматриваемого фильтра будет отличаться от идеальной частотной характеристики.

 

Данные к работе Таблица2

Вар	fс,Гц	,Ом	T,мc	Вид звена	Вар	fс,Гц	,Ом	T,мc	Вид звена
				Т					Т
				П					П
				Т					Т
				П					П
				Т					Т
				П					П
		10 0		Т					Т
				П					П
				Т					Т
				П					П

 

Здесь T – период заданного сигнала на входной сигнал (рис.2)

 

Рис.2

Предварительные расчёты

2.1.1. Нарисовать схему цепи (с одним звеном).

2.1.2. Рассчитать значения индуктивностей и ёмкостей фильтра.

2.1.3. Рассчитать и построить график зависимости коэффициента затухания и коэффициента фазы фильтра от частоты.

Рис.3

 

2.1.4. Рассчитать и построить график зависимости характеристического сопротивления фильтра от частоты. Рассчитать характеристическое сопротивление фильтра для первой гармоники заданного сигнала .

2.2. Исследование частотных свойств фильтра типа k

2.2.1. Смоделировать на наборном поле программы электрическую цепь. В качестве источника выбрать синусоидальный источник напряжения величиной равной 1 В. Сопротивление генератора и нагрузки взять равным при . Параметры пассивных элементов выбрать в соответствии с расчётом по 2.1.2.

Рис.5

2.2.2. Запустить программу на выполнение в режиме анализа частотных характеристик. В списке частот установить верхнюю частоту равной 1.5 частотам среза, нижнюю частоту ― любую в полосе пропускания. В качестве выходного параметра установить частоту f по оси х и коэффициент затухания и коэффициент фазы по оси у. Вывести график на принтер.

Рис.6

2.2.3. Повторить опыт при двух звеньях фильтра.

 

2.3. Исследование прохождения через фильтр.

2.3.1. Задать периодическое воздействие.

Таблица 3.7. Параметры модели источника импульсного сигнала в формате МС7

Обозначение	Параметр	Размерность	Значение по умолчанию
VZERO	Начальное значение	В
VONE	Максимальное значение	В
Р1	Начало переднего фронта	с
Р2	Начало плоской вершины импульса	с	Р1 + 0,1 нc
РЗ	Конец плоской вершины импульса	с	0,5 мкс
Р4	Момент достижения с уровня VZERO	с	РЗ + 10нс
Р5	Период повторения	с	1 мкс

 

Рис.7

2.3.2. Рассчитать переходный процесс. Получить графики входного и выходного напряжения.

Рис.8

2.3.3. Определить гармонический состав входного и выходного сигнала.

Для этого нужно последовательно выбрать

ПП → FFT окно → Добавить FFT окно → FFT → «гармоники».

Рис.9

2.4. Рассчитать установившийся режим для первой гармоники. Построить векторную диаграмму токов и напряжений.

Обработка опытных данных и их проверка

3.1. Проанализировать влияние количества звеньев фильтра на частотные характеристики фильтра.

3.2. Проанализировать влияние фильтра на гармонисческий состав выходного сигнала (сравнить частоты гармоник с частотой среза).

3.3. Сделать выводы по работе.

 

Вопросы для самопроверки

1. Что такое электрический фильтр? Для каких целей меняют фильтры?

2. Какие типы фильтров вам известны? Как они характеризуются?

3. Какие фильтры относят к фильтрам типа k?

4. Что такое частота среза фильтра?

5. От каких параметров зависит частота среза фильтра?

6.Что такое согласование фильтра? С чем и как согласуется фильтр

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: