- •Казань - 2004
- •Основные понятия, расчетные формулы и определения.
- •Последовательный колебательный контур
- •О тношение напряжения на реактивном элементе к напряжению на сопротивлении потерь r на резонансной частоте называется добротностью контура:
- •К омплексный коэффициент передачи контура по напряжению kc(j) для случая, когда напряжение снимают с емкости
- •Влияние внешних цепей на параметры контура
- •Домашнее задание
- •Лабораторное задание и методические указания
- •1.13. Определит полосу пропускания на уровне 0.1 – s0.1.
- •2.5. Оценить влияние добавочного сопротивления на добротность контура, полосу пропускания и избирательность.
- •3.5. Оценить влияние сопротивления нагрузки на на добротность контура, полосу пропускания и избирательность.
- •4 .5. Сравнить частотные характеристики параллельного контура с характеристиками последовательного контура по f0, q, s, и Kп при одинаковых параметрах элементов l, c.
- •5.7. Сравнить частотные характеристики и оценить, как влияет параметр элемента связи cсв на параметры контура (f0, Kmax, s, Kп).
Домашнее задание
1. По конспекту лекций и любому учебнику по курсу ОТЦ, например [1] ознакомиться с основами теории последовательного, параллельного и связанных контуров.
2. Нарисовать схему последовательного колебательного контура (КК). Вычислить по формулам (1) ÷ (3), (6) его резонансную частоту f0, характеристическое сопротивление , добротность Q и полосу пропускания S. Параметры элементов контура по вариантам приведены в табл. 1.
3. Рассчитать по формулам (4), (5) на ЭВМ и построить АЧХ и ФЧХ коэффициента передачи по напряжению на емкости последовательного колебательного контура.
Таблица 1
Вариант |
С, пФ |
L, мГн |
RL, Ом |
1 |
820 |
1,8 |
5 |
2 |
1500 |
0,73 |
5 |
3 |
620 |
1,8 |
5 |
4 |
2400 |
0,73 |
5 |
расчет произвести не менее чем в 10 точках симметрично относительно резонансной частоты.
Вычислить резонансную частоту f0 = 0/2π,амплитуду выходного напряжения на частоте f0, K(f0), начальную фазу 0(f0).
4. Объяснить качественно виды АЧХ и ФЧХ в области нижних, средних и верхних частот относительно f0 для функций последовательного колебательного контура, указанных в табл. 2.
Таблица 2
Вар. |
Функция цепи |
Лит-ра |
1 |
Коэффициент передачи по напряжению на емкости |
[2], §3.2; [3] §5-2¦ |
2 |
Коэффициент передачи по напряжению на идуктивности |
---- ¦¦----- |
3 |
Входное сопротивление |
---- ¦¦----- |
4 |
Входная проводимость |
---- ¦¦----- |
Показать на графике, как изменяются частотные характеристики указанных функций цепи при изменении R; L; C. Отметить, как изменяются при этом Q, f0, S и привести соответствующие формулы.
5. Как измеряется коэффициент прямоугольности?
6. Какие требования предъявляются к параллельному контору при подключении его к источнику (генератору) сигнала?
7. Как по параметрам (f0, Q, S, Z(f0)) отличаются последовательный и параллельный колебательные контура?
8. Какие контура называются связанными? Нарисовать схему связанных контуров.
9. Как влияет элемент связи на форму частотных характеристик?
Лабораторное задание и методические указания
Задание 1. Исследовать частотно-избирательные свойства последовательного колебательного контура с минимальными потерями.
С помощью измерителя АЧХ-ФЧХ построить по точкам АЧХ Ku(f) и ФЧХ (f), рассчитать нормированную АЧХ Ku(f)= Ku(f)/Kmax, построить характеристики и по ним определить резонансную частоту f0, полосу пропускания S, добротность Q.
1 .1. На рабочем поле собрать схему исследования (рис.8).
В работе использовать измеритель АЧХ - ФЧХ (Bode Plotter).
Установить значения элементов колебательного контура в соответствии с заданным вариантом (см. табл.1).
1.2. Установить напряжение источника входного сигнала равным 1В, а его частоту - 100 кГц.
1.3. Настроить измеритель по осям Y и X. Включить линейный масштаб, а предельные значения F и I по каналам подобрать так, чтобы характеристика размещалась в пределах экрана. Пример измерения АЧХ и ФЧХ показан на рис.9.
Результаты измерения можно записать также в текстовый файл. Для этого необходимо нажать кнопку SAVE и в диалоговом окне указать имя файла (по умолчанию предлагается имя схемного файла). В полученном таким образом текстовом файле с расширением .bod АЧХ и ФЧХ представляются в табличном виде.
1.4. Установить на измерителе АЧХ и ФЧХ:
1) линейные масштабы измерения по горизонтальной и вертикальной осям
2) начальное значение частоты 100 – 130 кГц;
3 ) конечное значение частоты 130 – 170 кГц;
4) начальное значение коэффициента передачи – I =0 – 1;
5) конечное значение коэффициента передачи – F = 1 – 500;
6) включить режим измерения АЧХ (кнопка “MAGNITUDE”)
1.5. Включить режим моделирования. На экране измерителя АЧХ возникнет изображение амплитудно-частотной характеристики колебательного контура. При необходимости значения п.п 2) ÷ 5) задания 1.4 нужно уточнить.
1.6. Включить режим измерения ФЧХ (кнопка “PHASE”) и настроить прибор так, как показано на рис.9 – линейный масштаб; частотный диапазон такой же, как и для АЧХ; F = 00, I = - 1800. Включить режим моделирования и на экране получить ФЧХ.
1.7. Используя визирную линию на экране измерителя, снять АЧХ и ФЧХ по точкам, начиная с максимального значения K(f0). Определить резонансную частоту f0, коэффициент передачи на резонансной частоте и результаты занести в табл. 3.
Таблица 3
Ч астота Параметры |
f5л |
f4л |
f3л |
f2л |
f1л |
f0 |
f1п |
- · - |
f5п |
1. Коэф. перед. KU = Uвых/Uвх |
|
|
|
|
|
|
|
-- · - |
|
3. Норм. знач. KU = KU/Kumax |
|
|
|
|
|
|
|
-- · - |
|
4. Фаза K |
|
|
|
|
|
|
|
- · - |
|
5. S0.7; S0.1 |
|
||||||||
6. KП =S0.1/S0.7 |
|
1.8. Включить режим измерения ФЧХ (кнопка PHASE) и измерить фазу на резонансной частоте. Результат занести в таблицу 3.
1.9. Снять левую половину частотной характеристики контура. Для этого переместить визирную линию влево настолько, чтобы коэффициент передачи уменьшился до значения ~ 0,85Kmax. Записать в таблицу значения f1л, KU и φ. Продолжая ступенчатое перемещение визирной линии так, чтобы KU принимало значения 0,7, 0,5, 0,3, 0,1 Kmax; снять левую часть АЧХ и ФЧХ контура. Результаты измерения всех параметров записать в табл. 3.
1.10. Снять правую часть АЧХ и ФЧХ контура по методике, изложенной в п.1.9.
1.11. По результатам измерений построить АЧХ и ФЧХ. Показать на графиках граничные частоты fн, fв.
1.12. Определить по характеристикам полосу пропускания на уровне 0,7Kumax – S0.7, рассчитать добротность Q.