ОКАЭЦ / 18 лаба Ядринцев
.DOCXОрдена Трудового Красного Знамени
«Московский технический университет связи и информатики»
Кафедра ТЭЦ
Лабораторная работа №18
«Исследование на ЭВМ А–параметров четырёхполюсников»
Выполнил: Студент группы БИН-2008 Ядринцев С.М.
Проверила: Степанова А.Г.
Москва 2021
1 Цель работы
С помощью программы Micro-Cap определить А-параметры пассивного линейного четырёхполюсника с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания. Получить практические навыки в проведении машинных экспериментов и обработки их результатов.
2 Задание для самостоятельной подготовки
Изучить основные положения ТЭЦ о резонансе напряжений. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.
3 Предварительный расчет
3.1. Расчет величины А-параметров четырехполюсника (рис.1) на трех частотах 3, 5 и 7 кГц. Сопротивление резистора R1 примем 1,5 кОм, R2 = 10 Ом, С = 1 мкФ, L = 10 мГн.
Рис.1
Формулы для расчета:
– уравнения передачи четырехполюсника в А-параметрах;
;
;
- комплексный коэффициент обратной передачи напряжения при разомкнутых выходных зажимах;
- комплексное обратное передаточное сопротивление при закороченных выходных зажимах;
- комплексная обратная передаточная проводимость при разомкнутых выходных зажимах;
- комплексный коэффициент обратной передачи тока при закороченных выходных зажимах.
Полученные данные занесены в таблицу 1.
3.2. Расчет комплексного входного сопротивления четырехполюсника.
Формула для расчета:
– входное сопротивление при ненагруженном четырехполюснике.
Пример расчета для частоты f = 3 кГц.
Ом,
Ом,
Ом,
Ом,
,
Ом,
См,
,
Ом.
Полученные величины занесли в таблицу 1 предварительного расчета.
Таблица 1
По предварительному расчету R1 = 1,5 кОм, R2 = 10 Ом, С = 1 мкФ, L = 10 мГн
|
|||||||||
f, кГц |
|
, градус |
, Ом |
, градус |
, См |
, градус |
|
, градус |
, Ом |
3 |
154,79 |
17,7 |
1512 |
7,2 |
0,102 |
10,7 |
1 |
0 |
1521 |
5 |
161,51 |
29,1 |
1533 |
11,8 |
0,105 |
17,4 |
1 |
0 |
1541 |
7 |
171,53 |
39,9 |
1563 |
16,3 |
0,109 |
23,7 |
1 |
0 |
1570 |
Получено экспериментально |
|||||||||
3 |
154,79 |
17,7 |
1512 |
7,1 |
0,102 |
10,7 |
1 |
0 |
1521 |
5 |
161,51 |
29,1 |
1533 |
11,7 |
0,105 |
17,4 |
1 |
0 |
1541 |
7 |
171,53 |
39,9 |
1563 |
16,1 |
0,109 |
23,7 |
1 |
0 |
1570 |
3.3. Графики зависимости и от частоты
кГц показаны на рис.2.
, Гц
, Гц
3.4. Графики зависимости и от частоты
кГц показаны на рис.3.
Рис.3
3.5. Графики зависимости и от частоты
кГц показаны на рис.4.
Рис.4
3.6. Графики зависимости и от частоты
кГц показаны на рис.5.
Рис.5
4. Экспериментальная часть
Параметры пассивного линейного четырехполюсника определяем экспериментально, используя режимы холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ) при подключении источника со стороны первичных и вторичных зажимов.
4.1.Построение зависимости и от частоты.
Рис. 6
Для определения параметров и проводим эксперимент в режиме холостого хода. Преобразуем схему (рис.7).
Рис.7
4.1.1. Построение зависимости от частоты. На графике отмечены величины модуля параметра при f = 3 кГц и f = 7 кГц.
Рис. 9
4.1.2. Построение зависимости фазы от частоты.
Получили график как на рисунке 11. На графике отмечены величины фазы при f = 3 кГц и f = 7 кГц.
Рис.11
4.2. Построение зависимости и от частоты.
Рис. 13
С помощью окна Go To X задаем значения частоты f = 3, 5, 7 кГц и заполняем таблицу 1.
4.3. Построение зависимости и от частоты.
Вносим в схему (рис.7) короткое замыкание выходных зажимов (рис.14).
Рис.14
Получили графики (рис.16).
Рис. 16
4.4. Построение зависимости и от частоты.
Рис. 18
Выводы.
В ходе проделанной работы были исследованы на ЭВМ А-параметры четырехполюсников.
Были рассчитаны А-параметры для различных частот, определены их модули и аргументы, построены графики зависимостей модулей и аргументов А-параметров от частоты. При исследовании модуля и фазы А-параметров в программе Micro-Cap, были получены параметры, полностью совпадающие с величинами предварительного расчета.
В программе Micro-Cap были проведены два эксперимента: режим холостого хода и короткого замыкания. С помощью первого эксперимента были найдены параметры и , построены графики зависимостей модулей и фазы этих параметров от частоты. Анализируя графики, видим, что для обоих параметров с увеличением частоты увеличиваются модуль и фаза.
В режиме короткого замыкания построены графики зависимостей модулей и фазы параметров и от частоты. Из графиков видно, что при увеличении частоты возрастает значение модуля и фазы параметра . При увеличении частоты значение модуля и фазы параметра остаются неизменными, так как и не зависит от частоты.
Таким образом, сравнивая графики, полученные на этапе предварительного расчета, и графики, построенные в ходе машинного эксперимента, видим, что они идентичны. Значит, эксперимент в программе Micro-Cap проведен верно.
А-параметры характеризуют сам четырехполюсник и не зависят от внешних цепей, между которыми он может быть включен.
Вопросы для самопроверки
1. Каковы основные формы записи уравнений пассивного линейного четырёхполюсника?
2. Какие опыты необходимо выполнить для определения А- параметров четырёхполюсника?
Необходимо выполнить два опыта: режим холостого хода выходных зажимов и режим короткого замыкания выходных зажимов.
3. В каких единицах измеряются А, Z, Y, H-параметры четырёхполюсника?
А-параметры: и - безразмерные величины; – Ом, – См.
Z – параметры: , , , - Ом.
Y – параметры: , , , - См.
H – параметры: и - безразмерные величины; – Ом, – См.
4. Напишите выражение, с помощью которых рассчитывают входное и выходное сопротивление четырёхполюсника?
;
.
5. Что называется прямой передачей? Приведите пример.
Если за положительные направления напряжений принять и (рис.19), а токов и , то такой вариант называется - прямая передача.
Рис.19
Пример - интегрирующая цепь.
Рис.20