Сапсалев А.В. - Основы теории цепей - Методическое руководство к лабораторным работам - 1 (1276556), страница 10
Текст из файла (страница 10)
где ULк2 – напряжение на катушке разомкнутого вторичного контура (переключатель связи T2 в положении «2» , гнезда Г5–Г6); ULк – напряжение на катушке первичного контура (гнезда Г3–Г4).
Программа домашней подготовки
к выполнению работы
1. По конспекту лекций и учебникам [1, § 3.4; 2, § 4.6, 4.7; 3, § 4.5] изучить раздел «Связанные колебательные контуры».
2. Заготовить бланк протокола с необходимыми схемами, таблицами и расчетными формулами для выполнения пп. 3, 4 и 5 задания.
Контрольные вопросы
1. Какие существуют виды связи в связанных колебательных контурах? Как записывается коэффициент связи для этих случаев?
2. Какие виды резонансов возникают в связанных контурах?
3. Начертите эквивалентную схему замещения системы связанных контуров, пользуясь понятиями вносимых сопротивлений.
4. Как осуществляется настройка связанных контуров на I и II частотный резонанс?
5. Как осуществляется настройка связанных контуров на сложный резонанс?
6. Как осуществляется настройка связанных контуров на индивидуальный и полный резонанс?
7. Что называется критическим и оптимальным коэффициентом связи?
8. Объяснить наличие двух «горбов» у частотной характеристики при k > kкр.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОГО
ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА
Цель работы – ознакомиться с методикой экспериментального определения первичных параметров (в данном случае Z-параметров) линейного пассивного четырехполюсника.
Объект и средства исследования
В качестве четырехполюсника используется условный «черный ящик» в виде пенала с двумя парами внешних зажимов. Условность заключается в том, что крышка пенала в учебных целях изготовлена из стекла и студент имеет возможность на определенном этапе эксперимента «заглянуть» в «черный ящик». Внутри пенала собрана электрическая цепь, структура и значения параметров элементов которой первоначально предполагаются неизвестными. Источник питания – генератор синусоидальных сигналов. Для измерения амплитуд и сдвига по фазе двух напряжений используется двухлучевой осциллограф. Предпочтительные величины частоты f и сопротивлений 
и 
указаны на стенке пенала.
Рабочее задание
1. Провести опыт холостого хода при прямой передаче сигнала, для чего собрать цепь по схеме рис. 11.1, а. Установить напряжение генератора 
в пределах 2...3 В при частоте f, указанной на стенке пенала.
2. По осциллограммам определить амплитуды и фазы напряжений 
и 
. Обратить особое внимание на знак угла сдвига фаз 
между напряжениями и .
а б
Рис. 11.1
3. По результатам эксперимента построить векторную диаграмму тока 
и напряжений.
Пример такой диаграммы приведен на рис. 11.2. Из нее находим
.
В
ычисляем входное комплексное сопротивление четырехполюсника в данном опыте:
,
где 
.
Знак 
определяется из векторной диаграммы. Например, для рис. 11.2. 
.
4. Переключить канал II осциллографа на выходные зажимы четырехполюсника 2–2 (рис. 11.1, б). С помощью осциллограмм определить сдвиг по фазе напряжений и 
. Достроить предыдущую векторную диаграмму вектором 
, как, например, показано на рис. 11.2 (обратить внимание на знак угла 
).
5. Вычислить передаточное комплексное сопротивление
,
где 
.
6. Провести опыт холостого хода при обратной передаче сигнала. Выполнить необходимые измерения (по аналогии с пп. 1...5) и вычислить значения 
и 
.
7. Определить экспериментально входное сопротивление нагруженного четырехполюсника 
, для чего, используя магазин сопротивлений, нагрузить четырехполюсник (рис. 11.3) на 
= , указанное на пенале, и повторить пп. 2, 3.
Рис. 11.3
8. Рассмотреть реально выполненную внутри пенала цепь и вычертить в отчете ее схему, указав значения параметров ее элементов.
9.* Рассчитать параметры 
, 
, , по известной схеме четырехполюсника.
10.* Вычислить входное сопротивление нагруженного четырехполюсника
,
где 
– сопротивление нагрузки; 
.
–––––––––––––––––––––––––
* Выполняется факультативно в порядке учебно-исследовательской работы.
Методические указания и рекомендации
1. Как известно, четырехполюсники подразделяются на пассивные и активные, линейные и нелинейные. Если показания вольтметров или амперметров, подключенных к зажимам изолированного четырехполюсника, равны нулю, то исследуемый четырехполюсник будет пассивным.
Пассивный четырехполюсник называется линейным, если между любой парой из четырех величин 
, , , 
, характеризующих его электрическое состояние в некоторой цепи, обнаруживается прямая пропорциональная зависимость.
2. Одной из шести форм записи уравнений четырехполюсников является форма z-параметров, называемых параметрами холостого хода. Эти параметры определяются экспериментально или расчетным путем (при известной схеме) из режимов холостого хода. При указанных на рис. 11.3 направлениях положительных токов и напряжений уравнения линейного пассивного четырехполюсника, нагруженного на пассивный двухполюсник с сопротивлением , имеют вид
,
,
причем 
.
3. Формула, приведенная в п. 10, получена из последней системы линейных уравнений путем исключения величин и . Из получившейся линейной зависимости между и определяется величина входного сопротивления нагруженного четырехполюсника:
.
4. Для обратимых линейных четырехполюсников существует уравнение связи z-параметров: 
.
Программа домашней подготовки
к выполнению работы
1. По конспекту лекций и учебным пособиям проработать тему «Линейные четырехполюсники». Обратить внимание на различные системы уравнений, в частности на уравнения в 
-параметрах, уравнения связи -параметров, и возможности их определения [1, § 7.2;
2, § 6.1–6.4].
2. Заготовить бланк протокола (отчета) по работе.
Контрольные вопросы
1. Дать определение четырехполюсника.
2. Какие формы уравнений линейного пассивного четырехполюсника вы знаете? Запишите их.
3. Какие аналитические способы определения первичных параметров линейного пассивного четырехполюсника вы знаете?
4. Как экспериментально определить первичные параметры линейного пассивного четырехполюсника?
5. Чем определяются значения первичных параметров четырехполюсника?
6. Какими соотношениями связаны коэффициенты в каждой из шести групп первичных параметров четырехполюсника?
7. Какие существуют простейшие схемы замещения линейных пассивных четырехполюсников?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12
ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ
ЧАСТОТНЫХ ФИЛЬТРОВ
Цель работы – снять экспериментально частотные характеристики линейного пассивного низкочастотного или высокочастотного RС- фильтра и сравнить опытные кривые с расчетными.
Объект и средства исследования
В качестве резисторов и конденсаторов исследуемых фильтров используются магазины сопротивлений и емкостей, установленные на панели стенда.
При опытном определении частотных характеристик фильтра изменяется частота действующего на его входных зажимах напряжения, которое поступает от генератора синусоидальных сигналов. Для снятия амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик коэффициента передачи по напряжению фильтров измеряются амплитуды выходного и входного напряжений и угол сдвига фаз между ними с помощью двухлучевого осциллографа.
Рабочее задание
1. Собрать фильтр по одной из схем, приведенных на рисунке (а – для нечетных бригад, б – для четных или по указанию преподавателя). Величину емкости конденсатора выбрать в интервале 0.25...1 мкФ. Подо-брать значение сопротивления резистора с таким расчетом, чтобы «гра-ничная» частота полосы пропускания оказалась в пределах 1...10 кГц.
а б
2. Установить на входе фильтра напряжение 
1 В, которое рекомендуется поддерживать неизменным на протяжении всего эксперимента.
3. Измерить на экране осциллографа выходное напряжение 
и разность фаз входного и выходного напряжений 
ненагруженного фильтра для десяти значений частоты 
в диапазоне от 0.2 до
1.5 
. Результаты измерений записать в таблицу.
4. По опытным данным построить амплитудно-частотную 
и фазочастотную 
характеристики исследуемого фильтра, где 
– нормированная частота; 
– модуль коэффициента передачи по напряжению.
5. По известной схеме исследуемого фильтра рассчитать амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики и нанести их на соответствующие графики, полученные экспериментальным путем.
6. Сравнить опытные и расчетные кривые . Есть ли расхождения между ними, и если да, то каковы, по вашему мнению, причины несовпадения этих кривых?
7.* Определить, в каком диапазоне частот выполняются условия интегрирования или дифференцирования входного напряжения для исследуемого фильтра.
––––––––––––––––––––––––––
* Выполняется факультативно в порядке учебно-исследовательской работы.
Методические указания и рекомендации
Частотными фильтрами называются четырехполюсники, обладающие частотной избирательностью.
В этой работе исследуются Г-образные RC-звенья фильтра нижних частот либо фильтра верхних частот.
Эти фильтры, в отличие от реактивных, не имеют ярко выраженной частоты среза («граничной частоты»), поэтому за граничную частоту 
RC-фильтров условно принимается частота, при которой равны модули сопротивлений продольной и поперечной ветвей Г-об-разных звеньев. Из этого определения получаем:
– для фильтра нижних частот
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
