lab_4_kontur (1) (Методичка для исследования колебательного контура в Multisim), страница 3

Для обоих значений ёмкости C1 и C2, зная значение коэффициента затухания α, вычислите величины: ω1 , R, Q, ρ,где: ω1 — угловая частота собственных колебаний;R — сопротивление потерь;Q — добротность;ρ — характеристическое сопротивление.22Для этого следует сначала рассчитать теоретическиезначения резонансной частоты ω0 по параметрам контураL и C, приведённым на схеме (рис. 7), а затем воспользоваться формулой (38) и соотношениями:ω1 = 2πf1 ,R = 2αL ,rL1ρ== ω0 L ,=Cω0ρω0Q==.R2αРезультаты расчётов представьте в виде табл.

2.Таблица 2. Результаты расчётовω0ω1RQρC1C22. Исследование колебательного контура в режимевынужденных колебанийПолучение амплитудно-частотных характеристикконтура1. Соберите схему, изображённую на рис. 8.Переключатель J1 установите в положение, когда включёна ёмкость С1. Переключатель J2 разомкнут.2. Установите на генераторе частоту, примерно равную частоте f1 , найденной в п. 4 на с.21, и амплитуду сигнала,равную 5 В. Изменяя частоту генератора с шагом 100 Гцвблизи значения f1 , снимите зависимость амплитуды напряжения на контуре от частоты.

Полученные данные занесите в таблицу.23Рис. 8. Схема для исследований колебательного контурав режиме вынужденных колебаний3. Включите ёмкость С2 (переключатель J2 разомкнут) и повторите все измерения. Полученные данные занесите в таблицу.4. По данным, полученным в пунктах 2 и 3, постройте резонансные кривые.5. По резонансным кривым определите f0 , 2∆f0,7 , Q.

Дляопределения Q воспользуйтесь формулой:Q=f0.2∆f0,76. С помощью соотношений:qLLω0ρω0 LCQ=== √==RRR2αR LC(40)(41)вычислите сопротивление потерь R для обеих резонансныхчастот: f1 и f2 .Результаты расчётов пп. 5 и 6 представьте в виде таблицы.Сравните полученные значения с результатами, полученными в п. 6.24Рис. 9. Схема для исследований колебательного контура в режимевынужденных колебаний при помощи плоттера Боде7.

Соберите схему, изображённую на рис. 9.8. Проделайте все измерения пп. 2 и 3 при помощи другойсхемы (рис. 9), в которой вместо вольтметра используетсяплоттер Боде, позволяющий сразу получать амплитудночастотные и фазочастотные характеристики.Обратите внимание на то, какой масштаб используется дляотображения данных по горизонтальной (Horizontal) и вертикальной (Vertical) осям: возможны два варианта — Логарифмический масштаб (кнопка Log) и Линейный (кнопкаLin).Переключите плоттер Боде в режим измерения АЧХ(для этого на панели прибора следует нажать кнопкуMagnitude).

Выберите нужные значения частотного диапазона, чтобы на экране была полностью видна АЧХ. Изменяя частоту посредством передвижения маркера по горизонтальной оси, снимите несколько точек на амплитудночастотной характеристике, которые соответствуют данным, полученным в пп. 2–4.Сравните ход кривых, полученных в п. 8 и кривыx, полученных в пп. 2–4.259. Измерение АЧХ нагруженного контура.Включите переключателем J2 сопротивление нагрузки Rн ,переключателем J1 — ёмкость С1. Получите на экранеплоттера Боде АЧХ нагруженного колебательного контура. Сохраните снимок панели прибора в отчёт.

Для этого,при активном окне прибора нажмите комбинацию клавишAlt + PrtScrn (Alt + PrintScreen) — тем самым снимок активного окна будет скопирован в буфер обмена. (Лучше,чтобы экран прибора был белым — для удобства последующей печати. Это достигается нажатием на панели приборакнопки Reverse (Инверсный экран).)10. Переключателем J1 включите ёмкость С2. Повторите измерения п. 9.11. По резонансным кривым, полученным в пп. 9 и 10 опреде0лите полосу пропускания ∆f0,7и добротность Q0 для нагруженного контура.Получение фазочастотных характеристик контура12.

Соберите схему, изображённую на рис. 9.Переключатель J1 установите в положение, когда включёна ёмкость С1. Переключатель J2 разомкнут.13. Переключите плоттер Боде в режим измерения ФЧХ (дляэтого на панели прибора следует нажать кнопку Phase).Установите по вертикальной оси диапазон изменения фазыот −90 до +90◦ . Получите на экране прибора фазочастотную характеристику контура. Сохраните снимок панелиприбора в отчёт.14. Повторите измерения п. 13 при включённом сопротивлении нагрузки (переключатель J2 включён).Сравните результаты, полученные в пп. 13 и 14.2615. Повторите все измерения ФЧХ из пп. 13 и 14 для другогоконтура — когда включена ёмкость С2.Содержание отчёта:1) цель работы;2) схемы для исследования электрического колебательногоконтура;3) расчётные данные, полученные при свободных колебаниях в контурах с разными значениями ёмкости конденсатора (C1 и C2): α — коэффициент затухания; ω0 — резонансная угловая частота; ω1 — угловая частота собственных колебаний; Q — добротность; ρ — характеристическое сопротивление; R — сопротивление потерь;4) расчётные данные, полученные в режиме вынужденныхколебаний в контурах с разными значениями ёмкости конденсатора (C1 и C2): Q — добротность; R — сопротивлениепотерь;5) экспериментальные графики амплитудно-частотных характеристик колебательных контуров, измеренные поточечно в режиме вынужденных колебаний;6) экспериментальные графики (амплитудно-частотные ифазочастотные характеристики) для колебательных контуров без нагрузки, полученные при помощи плоттера Боде;7) экспериментальные графики (амплитудно-частотные ифазочастотные характеристики) для нагруженных колебательных контуров, полученные при помощи плоттера Боде;8) данные, полученные по результатам экспериментальныхисследований (полоса пропускания, добротность контура);9) выводы по результатам экспериментальных исследований.27Контрольные вопросы1.

Какие колебания называют свободными, какие — вынужденными?2. От чего зависят частота свободных колебаний и коэффициент затухания?3. Как измерить частоту свободных колебаний и коэффициент затухания в электрическом контуре?4. Что называют постоянной времени контура? Каков физический смысл этой величины?5. Чем обусловлены потери энергии в колебательном контуре? Как определить сопротивление потерь?6. В каком случае колебательный контур называют параллельным?7.

Что называют эквивалентным сопротивлением параллельного контура?8. Как зависят модуль и фаза эквивалентного сопротивленияпараллельного контура от частоты?9. Какую частоту называют резонансной?10. Как определить полосу пропускания колебательного контура?11. Каков энергетический смысл понятия добротности колебательной системы?12. Каким образом подключение нагрузки влияет на резонансные свойства колебательного контура?13. Как сказывается подключение нагрузки на ФЧХ колебательного контура?28Литература[1] Введение в Multisim. Трёхчасовой курс. — ElectronicsWorkbench Corporation, 2006.

— http://ni.com/russia —42 с.[2] Харкевич А. А. Основы радиотехники. — М.: Физматлит,2007. — 512 с.[3] Иванов М. Т. Теоретические основы радиотехники / Подред. В. Н. Ушакова. — М.: Высшая школа, 2002. — 306 с.[4] Белокопытов Г. В. Основы радиофизики / Под ред.А. С. Логгинова. — М.: УРСС, 1996. — 256 с.[5] Манаев Е.

И. Основы радиоэлектроники. — М.: Радио исвязь, 1990. — 512 с.[6] Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. — М.:Высшая школа, 2000. — 462 с.29Николай Эдуардович НиколаевИССЛЕДОВАНИЕКОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРАМетодическое руководствопо выполнению лабораторных работна компьютереДля студентов II курса, обучающихся по направлениям«Физика», «Радиофизика»Издание подготовлено в авторской редакцииТематический план 2017 г., №.