Федеральное агенство связи. Теория электрических цепей

Федеральное агенство связи

Хабаровский институт инфокоммуникаций (филиал)

федерального Государственного образовательного бюджетного учреждения

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

(хиик фгобу впо «Сибгути»)

 

Кафедра Общепрофессиональных дисциплин

 

А. Н. Семешко

 

Теория электрических цепей

Методические указания к лабораторным работам, часть 2

 

(Четырехполюсники, корректоры, дискретные фильтры)

 

 

Хабаровск

 

УДК 621.372 (075)

 

Семешко А. Н. Теория электрических цепей. Четырехполюсники, корректоры, цифровые фильтры. Методические указания к лабораторным работам, часть 2. – Хабаровск: ХИИК ФГОБУ ВПО «СибГУТИ», 2014 г.

 

 

Методические указания предназначены для студентов всех профилей направления подготовки 210700 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», изучающих теорию электрических цепей, и содержат в виде приложений краткие теоретические сведения для подготовки к выполнению лабораторных работ, задания, порядок выполнения, контрольные вопросы.

 

 

Рассмотрено и утверждено Советом ФЗО ХИИК ФГОБУ ВПО «СибГУТИ».

 

Протокол № 5 от «22 » января 2014 г.

 

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА ИЗ АКТИВНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Лабораторная работа № 11

 

 

Цель работы

 

Экспериментальная проверка положений теории пассивного линейного четырехполюсника.

 

Литература

 

1. [1], стр. 291 – 326.

2. [2], стр. 305 – 336.

3. [3], стр. 347 – 370.

Подготовка к работе

 

1. Проработать по конспекту лекций и учебникам соответствующий материал курса ТЭЦ. Изучить разделы: “Основные понятия, классификация и типовые схемы четырехполюсников”; “Уравнения передачи пассивного линейного четырехполюсника”; “Параметры-коэффициенты, параметры холостого хода и короткого замыкания, характеристические параметры четырехполюсника, связь между ними”; “Каскадное соединение четырехполюсников на принципе их согласованного включения”; “Постоянная передачи, ослабление, единицы измерения ослабления”.

2. Ответить устно на вопросы в конце методических указаний к данной работе.

3. Используя данные таблицы 1.1, в соответствии с вариантом, рассчитать четырехполюсник из активных сопротивлений Т- или П-образной схемы. Расчетные формулы приведены в приложении к данной работе.

4. Начертить схему рассчитанного четырехполюсника и указать на ней значения сопротивлений и характеристических параметров.

5. Определить А-параметры четырехполюсника, сопротивления холостого хода и короткого замыкания «слева» и «справа».

 

Лабораторное задание

 

1. Исследовать четырехполюсник из активных сопротивлений, определить характеристические параметры и сравнить их с заданными.

2. Исследовать каскадное соединение 3-х четырехполюсников при их согласованном и несогласованном включении.

Порядок выполнения работы

 

б)

1. На рабочем поле программы Electronics Workbench в соответствии с вариантом составить схему четырехполюсника (рисунок 1.1, а или б).

	а)

Рисунок 1.1 – Схемы четырехполюсников: а) – Т-образная; б) – П-образная

 

Zс2

Zc1

б)

2. По приведенным на рисунке 1.2 схемам измерить с помощью мультиметра характеристические сопротивления Z_с1 и Z_с2 четырехполюсника, слева и справа, соответственно. Непосредственное

		Zc2		Zс1
		а)		б)

 

Рисунок 1.2 – Схемы для измерения характеристических сопротивлений четырехполюсника: а) – слева (Z_c1); б) – справа (Z_с2)

 

измерение сопротивлений мультиметром допустимо, так как четырехполюсник состоит из чисто активных сопротивлений. Полученные в результате измерений значения сравнить с заданными.

3. Измерить сопротивления холостого хода и короткого замыкания

четырехполюсника слева и справа и сравнить их с расчетными значениями. По найденным сопротивлениям холостого хода и короткого замыкания определить характеристические сопротивления четырехполюсника. Сравнить их с заданными значениями.

Zс1

Zс1

Zс1

4. Измерить собственное ослабление четырехполюсника. Для этого составить схему, приведенную на рисунке 1.3.

	Zс2

Рисунок 1.3 – Схема для измерения собственного ослабления четырехполюсника

 

К входным зажимам четырехполюсника подключить источник синусоидального напряжения ~E с внутренним сопротивлением Z_c1. К выходным зажимам подключить сопротивление нагрузки равное Z_c2 и мультиметр. Шкалу мультиметра переключить на децибелы и установить эталонное напряжение для измерения ослабления 1 В. Установить напряжение источника равным двойному эталонному напряжению 2 В. Частота может быть любой. Предварительно мультиметр подключить к входным зажимам четырехполюсника, при этом его показание должно быть равно нулю. Подключить мультиметр к выходным зажимам и провести измерение. Ослабление четырехполюсника равно показанию прибора, взятому с противоположным знаком, плюс поправка, равная десяти десятичным логарифмам отношения сопротивления Z_с2 к Z_с1.

5. Составить схему каскадного соединения трех одинаковых четырехполюсников (рисунке 1.4, а или б в зависимости от варианта). Для обеспечения условий согласования поменять местами входные и выходные зажимы второго четырехполюсника. Измерить собственное ослабление сложного четырехполюсника (пункт 4), сравнить его с суммой ослаблений, вносимых каждым из четырехполюсников в отдельности.

6. Измерить характеристические сопротивления сложного четырехполюсника слева и справа (пункт 2) и сравнить их с крайними характеристическими сопротивлениями первого и третьего четырехполюсников.

Рисунок 1.4 – Схемы каскадного согласованного включения одинаковых четырехполюсников: а) – для вариантов с Т-образной; б) – с П-образной схемой простого четырехполюсника

 

7. Измерить ослабление сложного четырехполюсника при несогласованном включении. Для этого второй четырехполюсник оставить в нормальном положении, не меняя местами его входные и выходные зажимы. Обратить внимание на то, что в этом случае ослабление сложного четырехполюснка возрастает.

 

Требования к отчету

 

Отчет должен содержать:

1. Результаты предварительных расчетов, а именно: схему четырехполюсника с указанными на ней рассчитанными параметрами элементов, найденные A-параметры четырехполюсника, сопротивления холостого хода и короткого замыкания.

2. Схемы измерения сопротивлений и ослабления простого и сложного четырехполюсника, результаты измерений и вычислений по результатам измерений.

3. Выводы и сравнения результатов эксперимента с соответствующими теоретическими положениями.

 

 

1.7 Контрольные вопросы

 

1. Назвать системы параметров, характеризующие электрические свойства четырехполюсников.

2. Сколько независимых параметров имеет пассивный обратимый четырехполюсник?

3. Какие схемы четырехполюсников называются симметричными, уравновешенными?

4. Дать определение характеристических параметров четырехполюсника.

5. Каков физический смысл собственной постоянной передачи четырехполюсника?

6. В чем отличие рабочего ослабления от собственного? В каком случае рабочее ослабление будет равно собственному.

7. Чему равно напряжение на выходе симметричного согласованно нагруженного четырехполюсника, имеющего собственное ослабление А_с, непер, если на его вход подано напряжение U₁?

 

 

Таблица 1.1 – Исходные данные для расчета четырехполюсника

 

№ варианта	Схема	Zc1, Ом	Zc2, Ом	А, Нп
	Т			0.78
	Т			0.88
	Т			1.09
	Т			0.69
	Т			0.62
	Т			0.94
	Т			1.04
	Т			1.02
	Т			0.78
	Т	359.5		0.69
	Т			1.13
	Т			0.89
	Т			0.99
	Т			0.80
	Т			0.90
	П	71.5	62.6	0.69
	П		77.6	0.60
	П	85.7	87.5	0.55
	П			0.66
	П	87.2	81.6	0.56
	П			0.86
	П	80.5		0.64
	П	92.4	84.7	0.54
	П			0.49
	П	101.5		0.95
	П			0.83
	П			0.56
	П			0.88
	П			0.75
	П			0.68

 

Примечание.

Соотношение между единицами измерения ослабления: 1 Нп = 8,686 дБ или 1 дБ = 0,115 Нп.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

 

Параметры элементов несимметричных Т- и П-образных четырехполюсников (удлинителей) определяются по следующим формулам:

1. Для Т-образной схемы (рисунок.1.1, а):

2. Для П-образной схемы (рис 1.1, б):

A-параметры четырехполюсника рассчитываются по формулам:

Z_с1 и Z_c2 – характеристические сопротивления;

A – собственное ослабление в неперах.

После определения A-параметров следует сделать проверку по формуле: