Задание для расчёта для внесения результатов в отчёт.

Для своего набора номиналов элементов колебательного контура выведите аналитически и получите

- передаточные функции K_С(p), K_L(p), K_R(p) в операторном виде (формулы);

- передаточные функции K_С(jw), K_L(jw), K_R(jw) в частотном виде (формулы и графики – АФЧХ, годографы);

- амплитудно-частотные характеристики K_С(w), K_L(w), K_R(w) (формулы и графики);

- логарифмические амплитудно-частотные характеристики LK_С(w), LK_L(w), LK_R(w) (формулы и графики).

II. Экспериментальная часть (натурный эксперимент)

В экспериментальной части необходимо:

- определить резонансную частоту f0 и полосу пропускания колебательного контура ∆f_{A 0,707};

- рассчитать значения измерительных частот;

- определить значения АЧХ и ФЧХ относительно R, С, L;

- построить графики АЧХ и ФЧХ;

- определить полосу пропускания ∆f_{A 0,707}, добротность и затухание колебательного контура;

- сравнить экспериментальные результаты с расчётными.

Принципиальная схема проведения измерений представлена на рис. 2. Источником гармонических колебаний является генератор НЧ (выход G1 «0 дБ»). Для измерения выходного напряжения генератора U_Г используется вольтметр PV1. Напряжение U_R измеряется вольтметром PV2.

Монтажная электрическая схема установки представлена на рис. 3. Чтобы погрешность измерения напряжения была наименьшей, следует вольтметры PV1 и PV2 подключить «минусом» к общей точке «^».

Установите предел измерения вольтметра PV1 равным 2 В, вольтметра PV2 – равным 2 В (в процессе проведения измерений может быть изменен на другой). Тумблеры переключения режимов работы вольтметров установите в положение измерения переменного напряжения (U~). Регулятор выходного напряжения генератора НЧ поверните против часовой стрелки до упора. Собранную схему предъявите преподавателю. После проверки преподавателем собранной схемы включите установку.

Установите выходное напряжение генератора НЧ U_Г = 1 В. В дальнейшем поддерживайте эту величину постоянной на всех частотах генератора.

Изменяя частоту генератора вблизи расчетного значения собственной частоты колебательного контура f₀ , найдите реальную резонансную частоту контура по максимальному показанию вольтметра PV2 или по нулевому показанию фазометра. Запишите измеренное значение f_0ИЗМ.

Рис. 2. Принципиальная схема определения АЧХ и ФЧХ относительно R

Рис. 3. Монтажная схема установки для определения

АЧХ и ФЧХ относительно R

Изменяя частоту генератора выше и ниже f_{0 ИЗМ}, найдите верхнюю и нижнюю граничные частоты f_В и f_Нпо показаниям вольтметра PV2, равным 0,707 вольта. Запишите измеренные значения f_В и f_Н в таблицу 3. Рассчитайте полосу пропускания, добротность и затухание колебательного контура. Запишите полученные значения параметров контура.

Определите величину эквивалентного резистивного сопротивления контура на резонансной частоте

.

Рассчитайте паразитное сопротивление потерь контура

r = R_Э - R.

Рассчитайте значения измерительных частот f_ИЗМ таким образом, чтобы 5 – 7 измерительных частот попали в полосу пропускания контура. Остальные частоты должны соответствовать относительным расстройкам ∆f / f_{0 ИЗМ} следующих порядков: -0,5; -0,2; -0,1; 0; +0,1; +0,2; +0,5; +1,0. Рассчитанные значения измерительных частот занесите в первую строку таблицы 2.

Таблица 2

Экспериментальные значения АЧХ и ФЧХ последовательного

колебательного контура

fИЗМ, кГц

f0 ИЗМ

UR, В

KR (ω)

φR (ω), град.

UС, В

KС (ω)

φС (ω), град.

UL, В

KL (ω)

φL (ω), град.

Устанавливая частоту генератора согласно значениям, приведенным в таблице 2, занесите во вторую строку таблицы 2 значения U_R по показаниям вольтметра PV2. Запишите в четвертую строку таблицы 2 сдвиг фаз φ_R между напряжением генератора и током в контуре по показаниям фазометра.

По окончании измерений регулятор выходного напряжения генератора НЧ поверните против часовой стрелки до упора.

Рассчитайте K_R для каждого значения частоты генератора

.

Результаты вычислений занесите в третью строку таблицы 2. Постройте графики полученных экспериментальных зависимостей K_R (ω) и φ_R (ω). По графику K_R (ω) определите полосу пропускания, добротность и затухание колебательного контура. Занесите полученные значения параметров контура в четвёртый столбец таблицы 3. Сравните с ранее рассчитанными параметрами. Обратите внимание на величину φ_R (ω) на граничных частотах полосы пропускания.

Для определения значений АЧХ и ФЧХ относительно конденсатора С произведите изменения в соединении элементов установки согласно рис. 4 и 5.

Рис. 4. Принципиальная схема определения АЧХ и ФЧХ относительно С

Рис. 5. Монтажная схема установки для определения

АЧХ и ФЧХ относительно С

Установите выходное напряжение генератора НЧ U_Г = 1 В. В дальнейшем поддерживайте эту величину постоянной на всех частотах генератора.

Устанавливая частоту генератора согласно значениям, приведенным в таблице 2, занесите в пятую строку таблицы 2 значения U_С по показаниям вольтметра PV2, а в седьмую - сдвиг фаз φ_С между напряжением генератора и напряжением на конденсаторе по показаниям фазометра.

По окончании измерений регулятор выходного напряжения генератора НЧ поверните против часовой стрелки до упора.

Рассчитайте K_С для каждого значения частоты генератора.

.

Результаты вычислений занесите в шестую строку таблицы 2. Постройте графики полученных экспериментальных зависимостей K_С(ω) и φ_С(ω). По графику K_С (ω) определите полосу пропускания, добротность и затухание колебательного контура. Занесите полученные значения параметров контура в пятый столбец таблицы 3. Сравните с ранее рассчитанными параметрами.

Рассчитайте добротность контура по формуле

,

где U_C0 – напряжение на конденсаторе при резонансе. Сравните полученное значение добротности с ранее рассчитанными значениями.

Для определения значений АЧХ и ФЧХ относительно катушки L произведите изменения в соединении элементов установки согласно рис. 6 и 7.

Установите выходное напряжение генератора НЧ U_Г = 1 В. В дальнейшем поддерживайте эту величину постоянной на всех частотах генератора.

Устанавливая частоту генератора согласно значениям, приведенным в таблице 2, занесите в восьмую строку таблицы 2 значения U_L по показаниям вольтметра PV2, а в последнюю строку - сдвиг фаз φ_L между напряжением генератора и напряжением на катушке индуктивности по показаниям фазометра.

Рис. 6. Принципиальная схема определения АЧХ и ФЧХ относительно L

Рис. 7. Монтажная схема установки для определения

АЧХ и ФЧХ относительно L

По окончании измерений регулятор выходного напряжения генератора НЧ поверните против часовой стрелки до упора.

Рассчитайте K_L для каждого значения частоты генератора.

.

Результаты вычислений занесите в предпоследнюю строку таблицы 2. Постройте графики полученных экспериментальных зависимостей K_L(ω) и φ_L(ω). По графику K_L (ω) определите полосу пропускания, добротность и затухание колебательного контура. Занесите полученные значения параметров контура в шестой столбец таблицы 3. Сравните с ранее рассчитанными параметрами.

Рассчитайте добротность контура по формуле

,

где U_L0 – напряжение на катушке индуктивности при резонансе. Сравните полученное значение добротности с ранее рассчитанными значениями.

Таблица 3

Параметры последовательного колебательного контура,

рассчитанные разными способами

Параметр последовательного колебательного контура	Расчёт	Натурный эксперимент	Схемотехническое моделирование
KR(w)	KC(w)	KL(w)	KR(w)	KC(w)	KL(w)
Резонансная частота	, с^-1
Характеристическое сопротивление	, Ом
Добротность	Q, о.е.
Затухание	d, о.е.
Верхняя граничная частота	fв, кГц
Нижняя граничная частота	fн, кГц
Абсолютная полоса пропускания	∆f, Гц
Относительная полоса пропускания	, о.е.

Дата добавления: 2015-08-21