Цель работы
Исследование основных соотношений на резонансной частоте в последовательном колебательном контуре.
Снятие частотных характеристик и определение параметров контура.
Исследование влияния внутреннего сопротивления генератора на добротность, полосу пропускания и частотные характеристики контура.
Домашнее задание
Исходные данные: значения резонансной частоты контура , индуктивности контура
и сопротивление потерь контура на постоянном токе
взять из таблицы 2.1; величину входного напряжения
(рис. 1.2а) принять равной 150-180 мВ; сопротивление потерь контура на резонансной частоте принять равным
, где k=1,7-1,8 – коэффициент, учитывающий рост сопротивления потерь при увеличении частоты.
Таблица 2.1
Параметры колебательных контуров на панели «Линейные цепи»
№ панели | кГц | мГн | Ом | ![]() ![]() | кОм | |
![]() ![]() | ![]() ![]() | ![]() ![]() | ![]() ![]() | ![]() ![]() | ||
5,0 | 0,25 | |||||
3,8 | 0,25 | |||||
4,0 | 0,25 | |||||
4,3 | 0,25 | |||||
3,8 | 0,25 | |||||
4,2 | 0,25 | |||||
4,0 | 0,25 | |||||
4,6 | 0,25 | |||||
4,1 | 0,25 | |||||
4,3 | 0,25 |
Вычислить:
1) величину емкости C конденсатора контура;
2) характеристическое сопротивление ρ;
3) добротность контура Q;
4) полосу пропускания контура ;
5) резонансное значение тока в контуре IP;
6) резонансное значение напряжения на емкости UCP;
7) добавочное сопротивление потерь вносимое шунтом, включенным параллельно емкости (табл.2.1);
8) добротность Q1, полосу и напряжение на емкости UСР1 с шунтирующим сопротивлением Rш;
9) результаты вычислений занести в таблицы 2.2 и 2.3.
Изобразить:
1) качественный характер АЧХ коэффициента передачи по напряжению (рис. 1.2а) для двух значений сопротивлений (Rп исходное, Rп с учетом шунта) на общем графике с соблюдением относительного масштаба; указать значение для частот f = 0, f = f р и f → ∞;
2) качественный характер ФЧХ коэффициента передачи по напряжению (рис. 1.2а) для двух значений сопротивлений (Rп исходное, Rп с учетом шунта) на общем графике с соблюдением относительного масштаба; указать значение для частот f = 0, f = f р и f → ∞, а также на ганичных частотах полосы пропускания контура;
Лабораторное задание
Исследовать частотные характеристики напряжения на емкости последовательного контура:
1) снять две частотные характеристики АЧХ коэффициента передачи с шунтом и без шунта;
2) снять две частотные характеристики ФЧХ коэффициента передачи с шунтом и без шунта.
Указания к работе
1) собрать схему экспериментальной установки согласно (рис 2.1);
Рисунок 2.1
2) включить программу PcLab2000LТ, ярлык которой расположен на рабочем столе. На экране появится основное диалоговое окно программы;
3) установить напряжение генератора порядка 0,15-0,18В;
4) открыть окно параметров в меня View/Weveform Parameters:
5) установить заданную частоту (табл.2.1);
6) меняя емкость контура (ручка С1) настроить контур в разонанс;
Примечание: 1)при резонансе входное наряжение минимально, выходное напряжение максимально, а фазовый сдвиг выхода относительно входа равен -900;
2)если вместо показаний частоты в окне параметров появляются (???), то измерения не достоверны, для устранения поменяйте чувствительность V/d соответствующего сигнала.
7) вычислить добротность контура на основе показаний СН1 и СН2 при резонансе (все значения зафиксировать);
8) открыть диалоговое окно Bode Plotter. Для этого необходимо в основном окне программы нажать кнопку Circuit Analyzer.
9) установить настройки Bode Plotter:
- убрать режимы Log.Freq.Scale и Log.Freq.Steps;
- включить режим маркерных измерений амплитуды, View /Markers f $ V;
- включить режим отображения фазы;
- в меню options включить режим Normalize Output by Input для построения коэффициента передачи;
- включить режим отображения серии измерений (Главное меню/ Options/ Show Multiple Traces);
- в главном окне Bode Plotter установить следующие режимы:
§ Vertical Scale, - Volts;
§ Frequency Range, - 1МHz (конечная частота изменения сигнала);
§ Frequency Start, - 100kHz (начальное значение частоты + шаг изменения частоты);
§ V Range 3V;
10) вызвать окно регулировки шага изменения частоты входного сигнала: Bode Plotter/Options/Frequency Step Size;
11) запустить Bode Plotter кнопкой Start;
12) регулировать шаг изменения частоты входного сигнала в процессе построения частотной характеристики; в области резонанса установить начение шага частоты 2% от заданного;
Для изменения шага необходимо:
- поставить на паузу работу Bode Plotter (кнопка Pause);
- установить масштаб (при этом заявленное значение шага изменения частоты - уменьшается в указанный процент).
13) возобновить работу Bode Plotter;
14) определить полосу пропускания цепи, используя маркеры и правое нижнее окно значений Bode Plotter;
15) зафиксировать граничные частоты и сравнить ППЦ по АЧХ и ФЧХ, результаты занести в табл.2.2;
16) зашунтировать емкость контура сопротивлением Rш (табл.2.1) и повторить пункты 7)-10).