УОИС_ЛР4_2022

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БелорусскиЙ государственный университет

информатики и радиоэлектроники

Факультет информационной безопасности

Кафедра инфокоммуникационных технологий

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНО - ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ

Студент группы 062101

Проверил Гурский А.Л.

Минск 2022

1 Цель работы

Изучить основные типы частотно-избирательных цепей и их характеристики.

2.1 Анализ частотных характеристик параллельного резонансного LC-контура

Рисунок 1 – Схема цепи

Рисунок 2 – АЧХ и ФЧХ

Графики: АЧХ Uвых/Uвх; ФЧХ напряжения на выходе Uвых в градусах; ток через конденсатор C1 I(C1) в миллиамперах, модуль входного сопротивления MAG(V2/I(Ri) в килоомах.

Рассчитанное значение резонансной частоты f0= и соотвествующий ей максимальный коэффициент передачи K(f)max =-0,83

Определение полосы пропускания: 2 f_0,7=17,444 кГц; 2 f_0,1=173,78 кГц;

Эквивалентная добротность LC-контура

Значение фазы на резонансной частоте 0,273⁰

Значение тока I_C1 на резонансной частоте I_C1 1,44 мА

Значение сопротивления на резонансной частоте Zвх = 199,470 кОм.

2.2 Анализ частотных характеристик двух связанных параллельных LC-контуров

Рисунок 3 – Принципиальная схема

Рисунок 4 – АЧХ и ФЧХ

На появившихся графиках отображаются результаты заданных характеристик (ось Y) в зависимости от частоты (ось X в килогерцах): первый график – АЧХ передачи V(Uout)/V(In) в единицах; второй ФЧХ напряжения на выходе PHV(U(out)) в градусах; третий – модуль входного сопротивления MAG(V(2)/I(Ri)) в килоомах

F₀ =480,6 кГц

Fн = 451,1 кГц

Fв = 514,6 кГц

K(f₀) =-7,03

K(fн) =-29,06

K(fв) = -10,09

F₀ =1/2 𝞹 (LC)^1/2= 16 кГц

F_B,H = f₀(± 256 кГц

По результату измерений видим, что рассчитанное значение намного меньше чем измеренное.

Рисунок 5 – Полоса пропускания по уровню 0,7

0,7K(f)mах = 63,6кГц

Рисунок 6 – Полоса пропускания по уровню 0,1

0,1K(f)maх = 176,36 кГц

NІ^0.1 _0.7 =2,79

2.3 Анализ характеристик четырехконтурного полосового фильтра сосредоточенной селекции

Рисунок 6 - Электрическая принципиальная схема цепи

На графиках отображаются результаты заданных характеристик (ось Y) в зависимости от частоты (ось X в килогерцах): первый график – АЧХ передачи V(Uout)/V(In) в единицах; второй – ФЧХ напряжения на выходе; PHV(U(out)) в градусах.

Рисунок 7 – График АЧХ и ФЧХ

2Δf0,7 = 60,97 кГц

1.3.3.2 Измерить на графике АЧХ полосу пропускания 2 f0,1 по уровню 0,1.

2Δf0,1 = 89,55 кГц

Рассчитать коэффициент прямоугольности

2.4 Анализ характеристик четырехзвенного П-фильтра нижних частот

Рисунок 8 – Электрическая схема устройства

Графики: 1-АЧХ dB(V(out)/V(in)) в децибелах; 2- ФЧХ напряжения на выходе PHV Uвых в градусах; 3- групповое время задержки ABS(GD(Vout)) в микросекундах; 4-модуль входного сопротивления MAG(V(2)/I(Ri)) в килоомах.

Верхняя частота fв =957 кГц

∆K(f)=-6,02 дБ

∆f=96 кГц

Крутизна переходной полосы: S=∆K(f)/ ∆f=-0,063 Дб/кГц

Рассчитанное значение частоты f0=1/𝜋√𝐿𝐶=0,50329∙10^6=503,29 кГц.

Значение фазы 0,802⁰

Значение 1,266 мА

Значение сопротивления Zвх = 0,54 кОм.

2.5 Анализ характеристик четырехзвенного П-фильтра верхних частот

Рисунок 10 – Электрическая схема устройства

Графики: 1-АЧХ dB(V(out)/V(in)) в децибелах; 2- ФЧХ напряжения на выходе PHV Uвых в градусах; 3-модуль входного сопротивления MAG(V(2)/I(Ri)) в килоомах.

Нижняя частота fн =1047 кГц

∆K(f)=-6,021 дБ

∆f=94 кГц

Крутизна переходной полосы: S=∆K(f)/ ∆f=0, 064 дБ/кГц

Рассчитанное значение частоты f0=1/4𝜋√𝐿𝐶=0,50329∙10^6=125,82 кГц.

Значение фазы 696,297⁰

Значение сопротивления Zвх = 0,601 кОм.

2.6 Анализ частотных характеристик заградительного фильтра в виде двойного Т-образного моста

Рисунок 12 – Схема электрическая принципиальная

Рисунок График АЧХ и ФЧХ

На рисунке 1 верхний график верхний график АЧХ (по оси Y – коэффициент передачи DB(V(Uout)/V(In)) в децибелах (дБ), нижний график – ФЧХ (по оси Y – напряжение на выходе PHV(U(out)) в градусах). На графиках по оси X частота F в логарифмическом масштабе.

Частота режекции соответствующая максимуму ослабления :

15,92 кГц; = -95,9

Для заданных R и C рассчитаем значение частоты режекции. R = 50 ^. 10³ Ом;

С = 18,087 нФ.

2.7 Анализ частотных характеристик активного полосового RC- фильтра на операционном усилителе с двойным Т-образным мостом

Рисунок 14 – Схема цепи

Рисунок 15 – АЧХ и ФЧХ

Частота соответствующая максимуму ослабления :

Для заданных R и C рассчитаем значение частоты режекции. R = 50 ^. 10³ Ом; С = 18,087 нФ.

Сравним значение с рассчитанным по формуле:

Вывод: изучили основные типы частотно-избирательных цепей и их характеристики.