Frisk_2

Рис. 21

4.3 Исследование характеристик пассивного колебательного контура

4.3.1 Построение зависимости модуля входного сопротивления от частоты

Убедитесь, что введены все элементы правильно.

Получите входную АЧХ, зависимость модуля входного сопротивления от частоты |ZBX(f)| MAG(V(V1)/I(R1)). Для этого в меню Analysis выберите команду частотного анализа AC… (рис. 22).

Рис. 22

На экране появиться окно АС Analysis Limits, в котором задайте параметры построения требуемого графика так, как показано на рис. 23.

Рис. 23

Frequency Range «8k,2k» — частотный интервал (2 … 8 кГц).

Number of Points «501» — число точек графика (501).

Page — номер страницы «1», на которой будет построен график.

P номер окна «1», в котором будет построен график.

XExpression «f» — аргументы функции (текущая частота).

YExpression «MAG(V(V1)/–I(V1))» — модуль входного сопротивления (входная АЧХ).

XRange «8k,2k,500» — интервал отображения аргумента по оси Х c шагом 500 Гц.

YRange «Auto» — интервал отображения функции по оси Y.

42

Запустите построение, нажав кнопку Run.

На экране появиться графики зависимости модуля входного сопротивления от частоты (рис. 24).

Рис. 24

Замечание. Так как полученные в предварительном расчете величины C и L другие, то ваши графики будут отличаться от приведенных.

Замечание. Если кривые не появились, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и убедитесь, что все величины для построения графика введены правильно. Нажмите вновь кнопку Run.

Отметьте на оси частот резонансную частоту fp. Определите по графику остальные требуемые величины и занесите их в таблицу 1. Данный график с необходимыми построениями поместите в соответствующий раздел отчета.

4.3.2 Построение зависимости фазы входного сопротивления от частоты

Вернитесь к исходной схеме, на клавиатуре нажмите клавишу F3.

Получите входную ФЧХ, зависимость фазы входного сопротивления от частоты ϕZвх(f)=arg[ZBX(f)] ph(V(V1)/-I(V1)). Для этого в меню Analysis выберите команду частотного анализа AC… (рис. 22). На экране появиться окно АС Analysis Limits, в котором задайте параметры построения требуемого графика так, как показано на рис. 25.

Рис. 25

43

Запустите построение, нажав кнопку Run.

На экране появиться график зависимости фазы входного сопротивления от частоты (рис. 26).

Рис. 26

Отметьте на данном графике резонансную частоту fp и другие характерные точки.

В случае возникновения проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса

(http://frisk.newmail.ru/) для ознакомления файл L17_1.CIR (File\Open…).

4.3.3 Построение зависимости модуля входного тока от частоты

Построить графики зависимостей модуля входного тока |I(f)| MAG(I(V1)), модуля тока в резисторе |IR(f)| MAG(I(R1)), модуля тока в катушке |IL(f)| MAG(I(L1)) и модуля тока в конденсаторе |IС(f)| MAG(I(C1)) от частоты. Для этого нажмите клавишу F9. Добавьте (Add) необходимое количество графиков. В полях Y Expression введите модули токов (рис. 27).

Рис. 27

Запустите построение, нажав кнопку OK.

44

На странице 2 появиться четыре графика зависимости модулей токов от частоты (рис. 28).

Рис. 28

Отметьте на оси частот резонансную частоту fp и другие характерные точки. Данные графики занесите в соответствующий раздел отчета.

4.3.4 Построение частотных характеристик контура первого типа

Вернитесь к исходной схеме, на клавиатуре нажмите клавишу F3.

В соответствии с рис. 2 измените схему (рис. 29). Введите величину сопротивления R1=R, рассчитанную в предварительном расчёте (#3.6) для первой добротности. Величины индуктивности и ёмкости остаются прежними.

Рис. 29

Аналогичным образом для параллельного контура первого типа, получите:

•входную АЧХ, зависимость модуля входного сопротивления от частоты |ZBX(f)|

MAG(V(V1)/-I(V1));

•входную ФЧХ, зависимость фазы входного сопротивления от частоты arg|ZBX(f)| ph(V(V1)/-I(V1));

•зависимостей модуля входного тока |I(f)| MAG(I(V1));

•модуля тока в катушке |IL(f)| MAG(I(L1));

•модуля тока в конденсаторе |IС(f)| MAG(I(C1)).

45

Отметьте на оси частот резонансную частоту fp1 и другие характерные точки. Эти графики занесите в соответствующий раздел отчета. Полученные данные занесите в таблицу 2.

Повторите этот машинный эксперимент для второй добротности.

В случае возникновения проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса

(http://frisk.newmail.ru/) для ознакомления файл L17_2.CIR (File\Open…).

5 Обработка результатов машинного эксперимента

Сравнить полученные графики и данные с графиками и данными, полученными в предварительном расчете. Сделать выводы по каждому машинному эксперименту.

6 Вопросы для самопроверки

1. Почему резонанс в параллельном пассивном колебательном контуре называется резонансом

токов?

2.Как рассчитывается резонансная частота сложного параллельного колебательного контура?

3.Что такое добротность параллельного пассивного колебательного контура?

4.Что такое полоса пропускания параллельного пассивного колебательного контура? Какие существуют способы расчета полосы пропускания?

5.Выведите уравнения, с помощью которых рассчитывают входные АЧХ и ФЧХ параллельного пассивного колебательного контура.

7 Содержание отчета

Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, полуторный интервал. Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: титульный

лист; цель работы; результаты машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и ответы на них.

8Литература

1.Фриск В.В. Основы теории цепей. –М.: РадиоСофт, 2002. — 288 с.

2.Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. –М.: Радио и связь, 2003. —

592 с.

3.Смирнов Н.И., Ганин В.И., Коробицына Н.М, Третьякова Т.В. Расчет характеристик частото- но-избирательных цепей. — М.: МИС, 1998.-51 с.

4.Асеев Б.П. Колебательные цепи. –М.: Связьиздат, 1955. -463 с.

46

Лабораторная работа № 18

Исследование на ЭВМ А-параметров четырехполюсников

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 теории цепей о резонансе напряжений стр. 193-206 [1], стр. 291312 [2], стр. 19-32 [3] и стр. 64-95 [4]. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.

3 Предварительный расчет

3.1 Рассчитать величины А-параметров четырёхполюсника (рис. 1) на трех частотах 3, 5 и 7 кГц. Сопротивление резистора R1 выберите из диапазона [1; 2] кОм. R2=10 Ом, С=1 мкФ, L=10 мГн.

Рис. 1

Полученные данные записать в таблицу 1.

3.2 По полученным А-параметрам рассчитать комплексное входное сопротивление четырехполюсника. Полученные данные записать в таблицу 1.

47

Таблица 1

По предварительному расчету

R1= кОм, R2=10 Ом, С=1 мкФ, L=10 мГн

3.3Построить графики зависимости |A11(f)| и ϕA11(f)=arg[A11(f)] от частоты f [2; 8] кГц.

3.4Построить графики зависимости |A12(f)| и ϕA12(f)=arg[A12(f)] от частоты f [2; 8] кГц.

3.5Построить графики зависимости |A21(f)| и ϕA21(f)=arg[A21(f)] от частоты f [2; 8] кГц.

3.6Построить графики зависимости |A22(f)| и ϕA22(f)=arg[A22(f)] от частоты f [2; 8] кГц.

4 Порядок выполнения работы

Параметры пассивного линейного четырёхполюсника (рис. 2) можно определить экспериментально, используя режимы холостого хода (XX) и короткого замыкания (КЗ) при подключении источника со стороны первичных или вторичных зажимов.

Рис. 2

Система в форме А-параметров четырёхполюсника имеет следующий вид

U1 = A11U 2 − A12 I 2

I1 = A21U 2 − A22 I 2 ,

48

или в матричной форме

Коэффициенты А11 и А22 — безразмерные, А12 — имеет размерность сопротивления, А21 — имеет размерность проводимости. Эти коэффициенты могут быть определены из опытов холостого хода и короткого замыкания.

– отношение напряжений при разомкнутых выходных зажимах (рис. 3).

Рис. 3

−I 2 U 2 =0

–величина, обратная передаточной проводимости при закороченных выходных зажимах (рис. 4).1212

Рис. 4

– величина, обратная передаточному сопротивлению при разомкнутых выходных зажимах

(рис. 5).

49