Методические указания к выполнению лабораторного практикума по курсам лекций «Основы схемотехники» для студентов физического факультета ЮФУ, Ростов-на-Дону (стр. 5 )

Получить данные для построения АЧХ исследуемых четырехполюсников и вычертить АЧХ.

Подготовка к работе

Изучите теоретический материал, относящийся к данной работе по литературе [ 1 ], [ 2 ], [ 3 ] и по конспекту лекций. Изучите описание данной работы и заготовьте в рабочей тетради форму таблиц, в соответствии с указаниями к отчету.

Порядок выполнения работы и методические указания

Включите  питание лабораторного стенда, осциллографа, частотомера и вольтметра переменного тока. Ознакомьтесь с краткими техническими описаниями осциллографа и вольтметра и их органами управления. После прогрева приборов при необходимости произведите их калибровку. Установите ручку регулировки выходного напряжения генератора на стенде в крайнее левое положение.

3.1 Измерение АЧХ четырехполюсников

3.1.1 Для проведения измерений используйте функциональную зону лабораторного стенда “ Исследование АЧХ 4-х полюсников “. Входящие в ее состав устройства представляют собой частотные фильтры различного назначения, выполненные на базе фильтра с переменными параметрами (ФПП). Имеющимся кнопочным переключателем можно соединять с выходными клеммами выходы различных фильтров. Кроме того, в положении “ 3  “ этого переключателя, выходные клеммы соединяются со входными, что дает возможность одним вольтметром переменного тока измерять и входное и выходное напряжения.

Указание. С целью предотвращения перегрузок в устройстве применен внутренний делитель входного напряжения 1:10, поэтому коэффициент передачи устройства составляет  -20дБ, что необходимо учитывать при расчетах.

3.1.2 Собрать схему для измерения АЧХ согласно рисунку 3.

Рисунок 3 - Схема измерения для снятия АЧХ  четырехполюсников

Включите  режим “~  “ на генераторе. Нажмите кнопку « 3 » для подключения выходных клемм к генератору. Постепенно увеличивая выходное напряжение генератора вращением вправо регулятора, а также с помощью органов управления приборов добейтесь появления показаний частотомера, вольтметра и изображения сигнала на экране осциллографа. При этом выходное напряжение генератора не должно быть больше 1 В.

3.1.3 Установите регулятор частоты генератора в крайнее левое положение и включите множитель частоты «». Нажмите на макете одну из кнопок  «варианты» “ 1, 2, 4, 5 “ , при этом к выходным клеммам будет подключен один из фильтров. Проконтролируйте по осциллографу отсутствие искажений синусоидального сигнала на выходе фильтра. Если искажения присутствуют, необходимо уменьшить уровень сигнала с генератора. Установите частоту генератора, равную 400 Гц и измерьте входное ( в положении переключателя вариантов “ 3 “ ) и выходное напряжения ( в положении переключателя вариантов, установленном в начале этого пункта). Занесите результаты в таблицу 5.  Увеличив частоту на 200 Гц, повторите измерение, контролируя постоянство входного напряжения ( в процессе снятия характеристики уровень входного напряжения должен быть одним и тем же ). Проделав измерения на множителе частоты «», перейдите  на множитель «», повторяя описанную процедуру,  до частоты 15 кГц. В результате образуется ряд значений Uвых, которые представляют собой функцию Uвых(f) для данного устройства, то есть амплитудно-частотную характеристику этого устройства.

Указание: В диапазоне частот от 400 Гц до 15 кГц выполните 15-20 измерений, измеряя наиболее часто точки там, где выходное напряжение резко изменяется. А чтобы выявить такие области частот предварительно не снимая показаний просмотрите весь указанный диапазон частот

Таблица 5 – Данные для расчета и построения АЧХ фильтра

Вариант  № …..  , Uвх=….. В

f, Гц	4400	6600	8800	1*103	...	15*103
Uвых, В
К, дБ

Для построения графика АЧХ целесообразно применить логарифмический масштаб по оси ординат, рассчитав коэффициент передачи по формуле: , дБ ( слагаемое +20 учитывает ослабление встроенного делителя ).

3.1.4 Постройте график АЧХ для данного фильтра, аппроксимируя кривую по полученным точкам и отбрасывая результаты с явными выбросами.

3.2 Повторите измерения и постройте графики АЧХ для остальных фильтров, используя методику, описанную в п. 3.1. По виду АЧХ фильтров сделать выводы о назначении фильтра и порядке фильтра ( по крутизне спада или подъема характеристики ).

Указания к отчету

Отчет должен содержать:

номер и наименование лабораторной работы; цель работы; схему установки для измерения АЧХ; заполненные таблицы 5 и графики АЧХ фильтров; выводы о назначении и характеристиках фильтров.

Контрольные вопросы

Определение амплитудно-частотной характеристики. Структурная схема измерителя АЧХ. Источники погрешностей при измерении АЧХ. Определение четырехполюсника. Определение фильтра. Типы фильтров. Чем определяется порядок фильтра? Простейшая схема фильтра нижних частот. Простейшая схема фильтра верхних частот. Простейшая схема полосового фильтра. Какое напряжение измеряет вольтметр на входе и выходе 4-х полюсника? Назначение генератора. Назначение осциллографа.

Литература

Писаревский измерения и приборы – М.: Энергия. 1970. Атамалян и методы измерения электрических величин. - М.: Высшая школа. 1982. Прянишников цифровые вольтметры постоянного тока. – Л.: Энергия. 1976. Измерения в электронике. Справочник/ Под редакцией . – М.: Энергоатомиздат. 1987. , Махин указания к лабораторным работам  по курсу «Метрология, стандартизация и сертификация». http://ets. ifmo. ru/shalin/ , , Харченко , стандартизация и управление качеством. Методические рекомендации к лабораторным работам. Министерство Российской Федерации по связи и информатизации. Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. -Бруевича. 2007.