ТОЭ_ЛР_05
.docx
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Предмет:
Теоретические Основы Электротехники.
Лабораторная работа № 5 по теме:
«Исследование входных частотных характеристик в RC-цепи»
Проверил: Мосичев А.В.
Цель работы -
С помощью программы Micro-Cap исследовать входные амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотные (ФЧХ) характеристики RC-цепи. Сравнить АЧХ и ФЧХ, полученные с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.
Исходные данные:
f=2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 кГц
E=0,9 В
R1=100 Ом
C1=219 нФ
Расчетные формулы
К омплексное входное сопротивление находиться косвенным методом, путем деления комплексного входного напряжение UВХ на комплексный входной тока I.
где
UВХ – комплексное входное напряжение;
- комплексный входной ток
U r = I x R1 – комплексное напряжение на резисторе;
- мнимая единица;
ω=2πf – угловая частота
f – частота;
|ZBX| = Z(2πf) – модуль комплексного входного сопротивления (АЧХ);
arg(ZBX) = φZ(2πf) – аргумент (фаза) комплексного входного сопротивления (ФЧХ).
С другой стороны, входное сопротивление это сопротивление со стороны входных зажимов
Re(ZBX) = R1 – резистивное входное сопротивление (рано сопротивлению резистора R1)
Im(ZBX) = -XC – реактивное входное сопротивление
– реактивное сопротивление конденсатора С1.
– граничная частота RC-цепи.
Д ля нагруженной RC-цепи
И сследование характеристик в RC-цепи (без нагрузки)
Рис.
1
1.1 Предварительные расчеты
Рис.
2
Рис.
3
Рис.
5
Рис.
4
Рис.
6
Рис.
7
1.2 Расчеты на ЭВМ
Зависимость модуля входного сопротивления от частоты
Рис.
8
Зависимость фазы входного сопротивления от частоты
Рис.
9
Зависимость модуля тока от частоты
Рис.
10
Зависимость модуля напряжения на резисторе от частоты
Рис.
11
Зависимость модуля напряжения на конденсаторе от частоты
Рис.
12
З ависимость реактивного сопротивления от частоты
Рис.
13
2.1 Исследование характеристик в нагруженной RC-цепи
Рис.
14
Д ля нагруженной RC-цепи
Таблица 1
Нагруженная RC-цепь |
По предварительному расчёту |
ЭВМ |
(Гц) fm |
4351 |
4200 |
φºm |
-37,98 |
-37,83 |
З ависимость модуля входного сопротивления от частоты в нагруженной RC - цепи
Рис.
15
З ависимость фазы входного сопротивления от частоты в нагруженной RC - цепи
Рис.
16
Выводы
Входное сопротивление цепи носит резистивно-ёмкостный характер. Графики, полученные с помощью предварительных расчётов и в результате эксперимента практически идентичны.
Вопросы для самопроверки
1 Какая частота называется граничной для RC-цепи?
2 Какая частота называется граничной для RL-цепи?
3 Каково значение модуля входного сопротивления RC-цепи на граничной частоте?
4 Каково значение аргумента входного сопротивления RC-цепи на граничной частоте?
5 К чему стремиться модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC-цепи при увеличении частоты?
6 Чему равен модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC-цепи при частоте равной нулю?
Ответы на вопросы для самопроверки
1 Граничная частота RC – цепи – частота, при которой модуль реактивного сопротивления равен резистивному сопротивлению
2 Граничная частота RL – цепи – частота, при которой модуль реактивного сопротивления равен резистивному сопротивлению
3 Значение модуля входного сопротивления RC – цепи на граничной частоте равно произведению резистивного сопротивления на корень из 2
4 Значение аргумента входного сопротивления RC – цепи на граничной частоте равно -450
5 Модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC – цепи стремится при увеличении частоты к R.
6 Модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC – цепи при частоте равной нулю будет равен нулю.
Москва 2020