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 | Кu(jω)|, φu(ω) таблиць робочого завдання і побудувати графічні залежності цих величин. Розрахунковий діапазон зміни частоти fмін – fмакс визначається для кожної схеми окремо у відповідності з заданим варіантом та повинен включати значення частити fср при якій досягається максимальна крутість зміни досліджуваної залежності (максимальне можливе значення похідної). Значення діапазону частот орієнтовно визначається як fмін = 0.1* fср, fмакс =10* fср повинно складатися з 10...15 дискретних точок розміщених в цьому діапазоні, включаючи fср 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 KU(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).
4. Побудуйте графічні залежності АЧХ і ФЧХ за результатами вимірів в залежності від частоти | KU(jω)| і ju (ω) за даними табл. 5.1, де |KU(jω)| - модуль частотно-залежного коефіцієнта передачі по напрузі, ju (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.
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), φK(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.
Z01 Z02 Z02 Z01 1 2 2 1
ЕГ Z02 EГ UВХ UВИХ UВХ UВИХ
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|; Dij – i, j алгебраїчне доповнення матриці |Z|; D11 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
ŮR
R
Ůвх L ŮL = Ůвих
Читайте также: Cтислі теоретичні відомості Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|