Анализ пассивных четырехполюсников

1.1. Цель работы

Исследование пассивных четырехполюсников в среде PSpice.

1.2. Краткие теоретические сведения

Четырехполюсник – элемент электрической цепи, имеющий две пары выводов и описываемый относительно этих выводов без учета его внутренней структуры.

Ниже показан четырехполюсник с входными и выходными напряжениями и токами, используемыми для его описания.

Рис.1.1. Условно-графическое обозначение четырехполюсника.

Связь между токами и напряжениями на входе и выходе четырехполюсника устанавливается с помощью различных форм уравнений, а именно

(1.1)

(1.2)

(1.3)

На основании данных уравнений строятся эквивалентные схемы четырехполюсников (рис.1.2.).

Рис.1.2. Эквивалентные схемы четырехполюсника.

Между параметрами А, Z и Y существует следующая связь

(1.4)

(1.5)

Кроме этих параметров вводятся следующие:

– характеристическое сопротивление Z_C четырехполюсника

, (1.6)

где Z _1X и Z _1K – сопротивления холостого хода и короткого замыкания четырехполюсника со стороны первых зажимов.

– мера передачи g= а + jb,

, (1.7)

где а – собственное затухание четырехполюсника, b – коэффициент фазы.

– вносимое затухание а_вн

, (1.8)

где S1 – мощность сигнала на нагрузке Z _2Н, непосредственно подключенной к источнику напряжения, S2 – мощность сигнала на нагрузке Z _2Н, подключенной к источнику напряжения через четырехполюсник.

1.3 Задание к лабораторной работе

1.3.1. Рассчитать в общем виде А параметры четырехполюсников, приведенных на рис.1.3.

а) б)

Рис.1.3. Г – образные четырехполюсники.

1.3.2. Используя каскадное соединение получить из исходных четырехполюсников Т и П – образные схемы (рис.1.4), для которых рассчитать параметры А.

Рис.1.4. Т и П – образные четырехполюсники.

1.3.3. В соответствии с номером варианта выбрать из таблицы 1.1 частоту входного гармонического сигнала, тип четырехполюсника и рассчитать значения его элементов (рис.1.4).

Варианты заданий

Таблица 1.1

№ варианта
f, кГц
тип	Т	П	Т	П	Т	П	Т	П	Т	П
Z 1, Z 2	Z 1 = - Z 2 = j100 Ом	Z 1 = - Z 2 = -j100 Ом

1.3.4. Рассчитать характеристическое сопротивление Z_1С четырехполюсника.

1.3.5. Рассчитать значение меры передачи g четырехполюсника.

1.3.6. На основании рассчитанных параметров А для Т – образного четырехполюсника получить его Z параметры, а для П- образного четырехполюсника – Y параметры.

1.3.7. Составить описание исследуемого четырехполюсника на внутреннем языке PSpice.

1.3.8. Произвести расчет цепи в среде PSpice. Результатами исследования являются:

– А и Z параметры Т – образного четырехполюсника;

– А и Y параметры П – образного четырехполюсника;

– характеристическое сопротивление Z_1С четырехполюсника.

Замечание: Режимы короткого замыкания и холостого хода моделировать путем подключения к выходу четырехполюсника резисторов 0.1 Ом и 1МОм соответственно.

1.3.10. Измерить меру передачи g четырехполюсника при согласованной нагрузке.

1.3.11. Измерить вносимое четырехполюсником затухание для нагрузки меньшей, большей и равной характеристическому сопротивлению.

1.3.12. Сравнить полученные результаты с теоретическими.

1.3.13. Составить отчет о проделанной работе.

1.4. Порядок выполнения работы

Последовательность действий, необходимых для выполнения лабораторной работы рассмотрим на примере составления схемы Т – образного четырехполюсника и ее описания на внутреннем языке PSpice.

1.4.1. На рис.1.5 приведена исследуемая цепь. Сопротивление резистора R1 равно характеристическому. Для измерения параметров А ₁₁, А ₂₁, Z ₁₁ и Z ₂₁ сопротивление резистора R2 принимают 1 МОм.

Рис.1.5. Исследуемый четырехполюсник.

1.4.2. Описание схемы на внутреннем языке PSpice.

A_param

R1 1 2 86.6

R2 4 0 1MEG

C1 2 3 31.8N

C2 3 4 31.8N

L1 3 0 159U

V1 1 0 SIN(0 1 100k)

.TRAN/OP 5U 0.1M 0 0.5U

.PROBE

.END

1.5. Контрольные вопросы

1.5.1. Дайте классификацию четырехполюсников.

1.5.2. Приведите формы описания четырехполюсников и обоснуйте их применение в различных режимах работы четырехполюсника.

1.5.3. Характеристическое сопротивление, его основные свойства.

1.5.4. Виды соединений четырехполюсников и способы нахождения результирующих параметров.

Дата добавления: 2015-11-03