- •Исследование прохождения измерительных сигналов через линейные цепи
- •1 Цель работы
- •2 Лабораторное задание
- •2.1 Анализ прохождения прямоугольного видеоимпульса через дифференцирующую цепь.
- •2.2 Анализ прохождения прямоугольного видеоимпульса через интегрирующую цепь.
- •2.4 Анализ прохождения прямоугольного радиоимпульса через параллельный резонансный контур
- •2.5 Анализ прохождения линейно-частотно-модулированного сигнала через параллельный резонансный контур
- •3 Вывод лабораторной работы
2.2 Анализ прохождения прямоугольного видеоимпульса через интегрирующую цепь.
Рисунок 10 – Схема электрическая принципиальная
Анализ АЧХ, ФЧХ звена дифференцирующей RC- цепи для C = 4,7 nF, используя модель S1 источника сигнала ГИС.
Рисунок 11 – Графики АЧХ и ФЧХ для источника S1
Верхний график – АЧХ (по оси Y – коэффициент передачи DB(V(Uout)/V(In)) в децибелах, нижний график – ФЧХ (по оси Y – фаза PHV(U(out)) в градусах. На графиках по оси X частота F в логарифмическом масштабе.
Частота fгр для уровня –3 дБ (0,707 раза) и значение фазы на частоте fгр: fгр = 0,896 кГц; =-44,805о.
Для заданных R и C рассчитаем значение граничной частоты. R = 39 . 103 Ом; С = 4,7 . 10-9 Ф => fгр =
Рисунок 12 – Переходная характеристика цепи
Верхний график показывает временную зависимость сигналов на входе (скачек напряжения) Uвх(t) и выходного Uвых(t) (переходная характеристика) для времени T от 0 до 20 мкс. По оси Y – напряжения входного V(Uin) и выходного V(Uout) сигналов в вольтах, по оси X – время в микросекундах. Нижний график – амплитудный спектр напряжения на входе цепи – MAG(HARM(V(Uin))) и выходе – MAG(HARM(V(Uout))) в милливольтах, от частоты F в мегагерцах .
Анализ АЧХ, ФЧХ звена дифференцирующей RC- цепи для C = 4,7 nF, используя модель S2 источника сигнала ГИС.
Рисунок 13 – Графики АЧХ и ФЧХ для источника S2
Верхний график – АЧХ (по оси Y – коэффициент передачи DB(V(Uout)/V(In)) в децибелах (дБ), нижний график – ФЧХ (по оси Y – фаза PHV(U(out)) в градусах. На графиках по оси X частота F в логарифмическом масштабе.
=-45,667о. fгр = 0,896 кГц;
Рисунок 14 – Переходная характеристика цепи
Анализ АЧХ, ФЧХ звена дифференцирующей RC- цепи для C = 4,7 рF, используя модель S1 источника сигнала ГИС.
Рисунок 15 – Графики АЧХ и ФЧХ для источника S1
На рисунке 15 верхний график – АЧХ (по оси Y – коэффициент передачи DB(V(Uout)/V(In)) в децибелах, нижний график – ФЧХ (по оси Y – фаза PHV(U(out)) в градусах. На графиках по оси X частота F в логарифмическом масштабе.
Частота fгр для уровня –3 дБ (0,707 раза) и значение фазы на частоте fгр:
fгр = 873 кГц; =-45,344о.
Анализ ПХ цепи.
Рисунок 16 – Переходная характеристика цепи
Верхний график показывает временную зависимость сигналов на входе (скачек напряжения) Uвх(t) и выходного Uвых(t) (переходная характеристика) для времени T от 0 до 20 мкс. По оси Y – напряжения входного V(Uin) и выходного V(Uout) сигналов в вольтах, по оси X – время в микросекундах. Нижний график – амплитудный спектр напряжения на входе цепи – MAG(HARM(V(Uin))) и выходе – MAG(HARM(V(Uout))) в милливольтах, от частоты F в мегагерцах .
Анализ АЧХ, ФЧХ звена дифференцирующей RC- цепи для C = 4,7 nF, используя модель S2 источника сигнала ГИС.
По рис. 17 определяем:
fгр = 872 кГц; =-45,138о.
Для заданных R и C рассчитаем значение граничной частоты.
R = 39 . 103 Ом; С = 4,7 . 10-12 Ф.
fгр =
Рисунок 17 – Графики АЧХ и ФЧХ для источника S2
Верхний график – АЧХ (по оси Y – коэффициент передачи DB(V(Uout)/V(In)) в децибелах (дБ), нижний график – ФЧХ (по оси Y – фаза PHV(U(out)) в градусах. На графиках по оси X частота F в логарифмическом масштабе.
Рисунок 18 – Переходная характеристика цепи
Вывод: форма сигнала на выходе интегрирующей RC-цепи тем ближе к интегралу от входного сигнала, чем больше значение о в сравнении с tи или (когда fв=1/ , . Эта цепь как бы "удлиняет" импульсный сигнал. При fгр (о/tи 0,03) выходной сигнал близок к входному.
|
|
Выполнить анализ АЧХ и ФЧХ параллельного резонансного LC-контура для.R=10кОм.
Рис 19 - Принципиальная электрическая схема
Рисунок 20 – АЧХ в децибелах
Рисунок 21 – ФЧХ в градусах
Верхний график – АЧХ (по оси Y – коэффициент передачи DB(V(Uout)/V(In)) в децибелах, нижний график – ФЧХ (по оси Y – фаза PHV(U(out)) в градусах. На графиках по оси X частота F в логарифмическом масштабе.
= 498.5 кГц (ϕ=0) - Резонансная частота f0, на которой фазовый сдвиг ϕ=0.
(k=0.707 )= 463.89 кГц
(k=0.707 )= 533.65 кГц
K( )=-8 - максимальное значение уровня АЧХ K(f)мак в деци-белах
∆f= -
∆f=533.65-463.89=69.7 кГц
2∆f=139,4 кГц - полоса пропускания 2∆f по уровню –3 дБ от K(f)мак
Исходные значения: L=102 мГн, C=1пФ.
= =100кГц
Q= =0.717 - Эквивалентная добротность LC-контура
(478.3)=56.245 - Измеренные значения фазового сдвига
(518.3)=57.3
Выполнить анализ АЧХ и ФЧХ параллельного резонансного LC-кон-тура для .R=50кОм.
Рисунок 22 – Принципиальная электрическая схема
Рисунок 23 – АЧХ исследуемого сигнала
Рисунок 24 – ФЧХ исследуемого сигнала
= 498.5 кГц (ϕ=0) - Резонансная частота f0, на которой фазовый сдвиг ϕ=0.
=520.3 кГц
=476,7 кГц
K( )=-2,28 - максимальное значение уровня АЧХ K(f)мак в деци-белах
∆f= -
∆f=43,6кГц
2∆f=87,2 кГц - полоса пропускания 2∆f по уровню –3 дБ от K(f)мак
Q= =1,15 - Эквивалентная добротность LC-контура
(478.5)=71,0 - Измеренные значения фазового сдвига
(518.5)=-70,9
Вывод: Для анализа прохождения АМ-сигналов используется метод “огибающей”, который позволяет заменить приближенным анализом прохождения его комплексной огибающей через эквивалентную низкочастотную RC-цепь. Если wн = wр , то контур настроен точно на несущую частоту АМ-сигнала. В случае неточной настройки (н р) на выходе дополнительно возникает асимметрия значений амплитуд и фаз боковых составляющих, что приводит к паразитной фазовой модуляции и изменению закона огибающей (перемодуляции), а при детектировании АМ-сигнала – к нелинейным искажениям.