Порядок выполнения работы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е. Жуковского

«Харьковский авиационный институт»

 

 

 

Лабораторная работа №9

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

 

 

Подготовили

Иващенко. Д. В.

Кирина. Ю.В.

Леонов. В. А

 

 

Проверил преподаватель

Киреев В. А.

 

Харьков „ХАИ” 2011

 

Цель работы: Экспериментально определить характеристические и А-параметры четырехполюсника. Представить пассивный четырехполюсник эквивалентной Т-схемой замещения и определить ее параметры.

Пояснения к работе

Лабораторный макет представляет собой пассивный четырехполюсник, показанный на рис. 9.1. Входное напряжение подводят от генератора

Г3-33 к зажимам 1-1’ при прямом питании или к зажимам 2-2’ при обратном. Величину напряжения и частоту генератора устанавливают по указанию преподавателя. Для определения величин токов и выведены клеммы с образцовых сопротивлений, напряжения на которых измеряют ламповым вольтметром ВК7-9. С помощью переключателя можно переводить вольтметр для измерения напряжений на входе и выходе четырехполюсника, а также на образцовых сопротивлениях. Исследуемый четырехполюсник посредством тумблера переключают в режимы холостого хода или короткого замыкания.

Рис. 9.1

Сдвиг по фазе между напряжением и током на входе и выходе четырехполюсника определяют осциллографом С1-5. Для этого отключают напряжение развертки и устанавливают вид синхронизации – «внешний». После включения осциллографа, регулировки яркости и фокуса ручками горизонтального и вертикального перемещений луча устанавливают в центре экрана святящуюся точку.

Чтобы получить удобные размеры изображения на экране осциллографа, целесообразно поставить одинаковое усиление по вертикали и по горизонтали. Для этого одно и тоже напряжение от генератора, например 1 В, подают по очереди к вертикали и горизонтали, потом устанавливают одинаковую длину светящейся линии на экране. Затем входное напряжение четырехполюсника подают, например, на горизонтально отклоняющиеся пластины осциллографа, а напряжение с резистора – на вертикально отклоняющиеся пластины. После подачи этих напряжений на экране осциллографа появляется эллипс, наклоненный вправо или влево (рис. 9.2).

Величину угла определяют из выражения

. (9.1)

Для нахождения знака угла используют схему соединений в четырехполюснике. Кроме того, можно определить резонансную частоту, настраивая четырехполюсника в резонанс, при этом эллипс вырождается в прямую линию. Сравнивая эту частоту с частотой напряжения, подводимого от генератора, можно определить знак угла .

Рис. 9.2

 

Таким образом, определив величину напряжения, тока и сдвига фаз между ними, получим комплексное сопротивление. Характеристические и А-параметры четырехполюсников могут быть выражены через входные сопротивления четырехполюсника, определенные в режимах холостого хода и короткого замыкания:

;	(9.2)
;	(9.3)
;	(9.4)
;	(9.5)
;	(9.6)
;	(9.7)
;	(9.8)
;	(9.9)
.	(9.10)

 

Параметры Т-схемы четырехполюсника можно выразить через

А-параметры следующим образом:

 

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой и методическими указаниями к работе.

2. Собрать схему для определения входных сопротивлений четырехполюсника при холостом ходе и коротком замыкании в соответствии с рис. 9.3.

 

 

Рис. 9.3

3. Исследовать четырехполюсник в режимах холостого хода и короткого замыкания при питании со стороны зажимов 1 – 1. Значения напряжений записать в таблицу.

4. Исследовать четырехполюсник в режимах холостого хода короткого замыкания при питании со стороны зажимов 2-2’. Значения напряжений записать в таблицу.

 

Виполнение

Опыт

Холостой ход

U1	Ur1	U2	U2r	Ix	sinYx	Yx	Xo	Z1x	A
2,6	1,5		0,1	0,02	0,64	36,7	0,9	130*-36,7o	1,4

Z_rx=U₁/I₁=2,6B/0,02A=130Om; Z_1x=(U_1x/I_1x)*Y_x=130*(-36,7^o)

SinY_x=X_o/A=0,64 Y_x=(180^o*0,64)/3,14=-36,7^o

^{Короткое замыкание}

U1k	Ur1k	Ur2k	I1k	SinYk	Yk	yo	B	Z1k
3,4	1,3	0,9	0.03	0,44	-25,22o	0,8	1,8	113,3*25,22o

Z_1k=(U_1k/I_1k)*Y_k=113,3*(-25,22^o); SinY_k=y_o/B=0,8/1,8=0,44;

Y_k=(180*0,44)/3,14=-25,22^o

Опыт

Холостой ход

U1x	U2x	U2rk	SinYx	Yx	I2x	A	Xo
1,8	2,9	1,3	0,71	40,7	0,016	2,4	1,7

SinY_x=X_o/A=0,71; Y_x=(180*0,71)/3,14=40,7^o; Z_2x=(U_2x/I_2x)*Y_x=111,1*14,9^o;

Короткое замыкание

U1kr	U2k	Ur2k	SinYk	Yk	B	yo	I2k
0,9		1,1	0,26	14,9	2,3	0,6	0,036

SinY_k=y_o/B=0,26; Y_k=(180*0,26)/3,14=14,9^o;

Z_2k=(U_2k/I_2k)*Y_k=(4/0,036)*14,9^o=111,5*14,9^o

Расчет А-параметров

 

A₁₁=√Z_1x/(Z_2x-Z_2k)= √130*(-36,7^o)/111,5*40,7^o-111,1*14,9^o=

√130*(-36,7^o)/111,5*(Cos40,7+\jSin40,7)-111,1*(Cos14,9+jSin14,9)=

√130*(-36,7^o)/49,7*117,7^o=1,6*(-40,5)

 

A₂₂=(Z_2x/Z_1x)*A₁₁=(111,5*40,7^o/130*(-36,7^o))*1,6*(-40,5^o)=1,376*36,9^o

Z_2c=√Z_2x*Z_2k=√111,5*40,7^o*111,1*14,9^o=111,29*27,8^o;

 

Z_1c=√Z_1k*Z_1k=√130*(-36,7^o)*113,3*(-25,22^o)=121,36*(-30,96^o)

 

tgГ=√Z_2k/Z_2x=0,998*(-12,9^o)

 

A₁₂=Z_2kA₁₁=111,5*40,7^o*1,6*(-40,5^o)=178,2*0,3^o

A₂₁=A₁₁/Z_1x=1,6*(-40,5^o)/130*(-36,7^o)=208*(77,2^o)

 

Z₁=(A₁₁-1)/A₂₁=1,6*(-40,5)-1/208*(77,2^o)= 0.002*(-117.7^o)

 

Z₂=A₂₂-1/A₂₁=1,376*36,9^o-1/208*(77,2^o)=0,0018*(-40,5^o)

 

Z₀=1/A₂₁=1/208*(77,2^o)=0.004*(77,2^o)^o

 

 

Контрольные вопросы

1. Четырёхпо́люсник — многополюсник, имеющий четыре точки подключения. Как правило, две точки являются входом, две другие — выходом

2. четырехполюсник, у которого схема одинакова относительно его входных и выходных зажимов. Тогда для симметричного четырехполюсника Z11 = Z22. Еще: если при перемене местами источника и приемника энергии их токи не меняются, то такой четырехполюсник называется симметричным. Пассивный четырехполюсник — это четырехполюсник, который не содержит источников энергии, либо содержит скомпенсированные источники энергии. Активный четырехполюсник — это четырехполюсник, который содержит нескомпенсированные источники энергии.

3. основании закона Кирхгофа запишем следующие уравнения: U1 = U2; I1 = U2/Z2 + I2 и поэтому матрица А-параметров будет иметь вид:

 

Зная матрицы А-параметров, можно получить матрицы Y, Z и Н-параметров.

4. Систему А-параметров обычно используют на низких частотах, когда пренебрежимо малы емкостные составляющие токов. Необходимые для измерения параметров режимы короткого замыкания и холостого хода для переменной составляющей тока могут быть осуществлены на этих частотах сравнительно просто. Поэтому в технических условиях и справочниках по транзисторам низкочастотные параметры обычно приводятся в системе А.

Вывод: На данной лабораторной работе мы экспериментально определяли А – параметры четырёхполюсника.