ПГУТИ
Лабораторная работа №4
“ Исследование частотных и временных характеристик электрических цепей”
Выполнили:
(бригада №5)
Проверил:
Самара, 2008 год
Цель работы.
Закрепить понятия комплексного коэффициента передачи, амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик, а так же переходной и импульсной характеристик. Установить связь между частотными и временными характеристиками цепи и условия неискажённой передачи сигналов. Приобрести навыки по расчёту указанных характеристик и методике их измерения.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ
Исходные данные:
Для приведенной схемы рассчитаем коэффициент передачи по напряжению.
Для схемы с одним реактивным элементом получим выражение комплексного коэффициента передачи, а также выражение АЧХ и ФЧХ
Для схемы с одним реактивным элементом получим выражение комплексного коэффициента передачи, а также выражение АЧХ и ФЧХ
ВЫПОЛНЕНИЕ НА ЭВМ
Таблица 1. Исходные данные для расчёта.
№ бригады | № схемы | L, мГн | C, НФ | R1, кОм | R2, КОм | R0, кОм | RD1, кОм | RD2, КОм | Значения частот, кГц |
5 | 5 | 50 | 3 | 1,0 | 1,28 | 1,0 | 0,5 | 2,4,6,8,10 |
1. Измерение амплитудно-частотных характеристик.
Для снятия амплитудно-частотной характеристики делителя напряжения необходимо собрать схему:
Рис. 1. Схема наблюдения сигналов на входе и выходе резистивного делителя
На генераторе установили режим гармонических колебаний, выбрали одну из частот указанных в таблице 1. Установили величину выходного напряжения генератора равной 1В. Изменяя частоту генератора в соответствии с данными таблицы 1, мы наблюдали на осциллографе осциллограммы входного и выходного напряжений, а на измерителе частотных характеристик наблюдали амплитудно-частотную характеристику исследуемой цепи:
Для f=2 кГц
Для f=4 кГц
Для f=6 кГц
Для f=8 кГц
Для f=10 кГц
Установили на выходе генератора режим прямоугольных колебаний. Наблюдали за изменением формы выходного сигнала:
Таблица 3. Данные расчетов и исследований для цепи рис. 1
Параметры цепи | Частоты (кГц) T(jw) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
RD1 =1000 Ом, RD2 =500Ом | Расчётные данные | 0,333 | 0,333 | 0,333 | 0,333 | 0,333 |
Измеренные данные | 0,333 | 0,333 | 0,333 | 0,333 | 0,333 |
Для измерения АЧХ цепи с реактивным элементом собрали схему, представленную на рис. 2. Установили значения элементов схемы в соответствии с номером бригады из таблицы 1. Установили на генераторе одну из частот указанных в таблице 1 и напряжение 1В:
Изменяя частоту генератора в соответствии с данными таблицы 1 наблюдали по осциллографу за изменением входного сигнала, а по измерителю частотных характеристик за АЧХ исследуемой цепи:
Для 2 кГц.
Таблица 4. Результаты предварительного расчёта и экспериментальных измерений АЧХ цепи
Параметры цепи | Частота (кГц) H(w) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
L =50 мГн R1=3000 Ом | Расчётные данные | 0,694 | 0,673 | 0,641 | 0,0,604 | 0,565 |
Измеренные данные | ||||||
L =50 мГн R2=1000 Ом | Расчётные данные | 0,423 | 0,384 | 0,338 | 0,295 | 0,565 |
Измеренные данные |
2. Измерение фазо-частотных характеристик.
Собрали схему рис. 3.На измерителе частотных характеристик установили переключатель вида характеристики в положение PHASE. Наблюдать за фазочастотной характеристикой по измерителю частотных характеристик. Результаты измерений занести в таблицу 5.
Рис. 3
Таблица 5. Результаты предварительного расчёта и экспериментальных
измерений ФЧХ цепи
Параметры Цепи | Частота (кГц) j(jw) (º) | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
L=50 мГн R1=3000 Ом | Расчётные данные | 1,425 | 1,285 | 1,156 | 1,04 | 0,938 |
Измеренные данные | ||||||
L=50 мГн R2=1000 Ом | Расчётные данные | 1,302 | 1,067 | 0,88 | 0,737 | 0,628 |
Измеренные данные |
Зарисовали получившуюся при этом ФЧХ цепи:
3. Собрали схему аналогичную рис. 3. Для наблюдения формы сигнала воспользуемся осциллографом, который позволяет одновременно наблюдать форму сигнала на входе и выходе цепи. В качестве передаваемого сигнала взяли гармонический сигнал.
Теперь в качестве передаваемого сигнала взяли последовательность прямоугольных импульсов. Частоту генератора вначале установили малую f = 500 Гц:
Затем большую f = 2 кГц:
После этого установили f = 10 кГц:
ВЫВОД
В данной работе рассчитали и измерили значения комплексного коэффициента передачи, амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик. Установили связь между частотными и временными характеристиками цепи и условия неискажённой передачи сигналов. Приобрели навыки по расчёту указанных характеристик и методике их измерения.
