Общие сведения

Четырехполюсник называется интегрирующим, если при входном напряжении напряжение на его выходе

.

Полагая, что функции и имеют изображения по Лапласу, передаточная функция по напряжению четырехполюсника

.

Комплексный коэффициент передачи после замены должен иметь вид

.

Частота называется собственной частотой четырехполюсника.

Амплитудно-частотная (АЧХ) и фазо-частотная (ФЧХ) характеристики интегрирующего 4-х полюсника соответственно равны:

; .

Четырехполюсник с такими характеристиками считается идеальным.

В лабораторной работе исследуются R–C четырехполюсник (рис. 16.1). Передаточная функция по напряжению:

, а комплексный коэффициент передачи .

Рис. 16.1

Собственная частота .

Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики четырехполюсника (рис. 16.1) определяются выражениями:

; .

Четырехполюсник, как техническое устройство, используется в диапазоне, ограниченном нижней и верхней граничными частотами. Четырехполюсник можно считать интегрирующим, если выполняется условие:

или .

При выполнении условия для четырехполюсника по схеме рис. 16.1: ; .

Для идеального четырехполюсника

; .

Существенное отличие частотных характеристик на частоте от идеальных приемлемо, когда не предъявляют жестких требований к качеству интегрирования.

Если принять что значение достигается на частоте , то собственная частота четырехполюсника по рис. 16.1 должна быть . Теперь: ; , а для идеального четырехполюсника в этом случае: .

Рис. 16.2

На рис. 16.2 показан вид АЧХ для (в большинстве случаев приемлемое качество интегрирования) и для . В последнем случае в диапазоне, ограниченном частотами и , АЧХ идеального и четырехполюсника по схеме рис. 16.1. практически совпадают.

Задавая величину емкости С конденсатора, для выбранного значения собственной частоты можно определить величину сопротивления интегрирующего четырехполюсника:

.

Содержание и порядок выполнения работы

В лабораторной работе источником напряжения является модуль ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Измерительные приборы находятся в модуле ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ. Для наблюдения зависимостей от времени используют осциллограф. Электрическую цепь четырехполюсника собирают из пассивных элементов блоков МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ и РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ. Рекомендуемые значения величины емкости 47, 56, 68 или 82 мкФ.

· Собрать электрическую цепь по схеме, показанной на рис. 1П протокола. Тумблер SA2 модуля ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ включить в положение U2.

· Проверить собранную электрическую цепь в присутствии преподавателя.

· Для заданной преподавателем емкости С выполнить необходимые расчеты.

· Установить в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивление , в блоке РЕАКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ – конденсатор емкостью С.

· Включить автоматический выключатель QF блока модуль питания и тумблер Сеть модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР. Регулятором Частота установить на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР частоту =100 Гц. Переключатель Форма установить в положение . Регулятором Амплитуда установить действующее значение напряжения = 8 В.

· Выполнить с шагом 50 Гц до частоты =500 Гц измерения напряжения U ₂ и угла фазочастотной характеристики. Измеренные значения записать в табл. 1П, изменив знак показания фазометра.

· Регулятором Частота установить на выходе модуля ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР частоту . Переключатель Форма установить в положение . Регулятором Амплитуда установить напряжение = 8 В.

· Включить осциллограф. Настроить нулевое значение сигнала, повернуть ручку регулятора вертикальной развертки по часовой стрелке до упора.

· Подключить Вход 1 осциллографа к источнику. Настроить ручки горизонтальной развертки осциллографа таким образом, чтобы на экране полностью укладывался один период колебаний. Настроить переключатель усиления по напряжению так, чтобы максимально использовалась площадь экрана. В остальных опытах использовать указанный порядок настройки осциллографа.

· Подключить Вход 1 осциллографа к выходу четырехполюсника. Срисовать на кальку с экрана осциллографа кривую зависимости . На рисунке написать масштаб усиления по напряжению.

· Выполнить аналогичные действия, установив в блоке МОДУЛЬ РЕЗИСТОРОВ сопротивление , а затем .

· Прикрепить осциллограммы к протоколу измерений. Протокол измерений утвердить у преподавателя.

Дата добавления: 2015-11-14