Исследуются три цепи: дифференцирующая цепь (ДЦ), интегрирующая цепь (ИЦ), их последовательное соединение. Значение элементов по вариантам приведены в таблице 4. В вариантах с 1 по 6 первой будет ДЦ к ней подключается ИЦ (ДЦ+ИЦ), в вариантах с 7 по 12 первой будет ИЦ (ИЦ+ДЦ).
Таблица 4.
| Вариант | ||||||||||||
| RД кОм | ||||||||||||
| RИ кОм | ||||||||||||
| CД нФ | ||||||||||||
| CИ нФ | Р а с с ч и т ат ь з н а ч е н и е | |||||||||||
| UГ В |
Ознакомиться с разделом курса «Частотные характеристики четырехполюсников».
По заданным в варианте элементам рассчитать частоты среза ω Д, ω И и конденсатор СИ из соотношений:
3 ωД = ωИ = 1/RИCИ =3/RД CД, в лабораторной работе используется частота f, которую выдает генератор низкочастотных колебаний f=ω/2π. Подсчитанные значения f и и f д занести в таблицы 5,6,7. В таблице должны быть только числа в строчке частота f.
В таблицах 5,6,7 рассчитать и заполнить строчки К(ω) и ϕ(ω).
При расчетах используем частоту ω. Для схемы рис.9. составить монтажную схему. Построить графики АЧХ и ФЧХ.
Крайние значения частот в таблицах различаются в 300 раз, поэтому
ось частот на графиках должна быть в логарифмическом масштабе.
| 0,1 0,3 1,0 3,0 10 30 100 ω∙103 рад/сек |
| ωи 3 ωи 10 ωи 30 ωи |
| 0,1ωД 0,3ωД 1 ωД 3 ωД 10 ωД 30 ωД 100 ωД |
| ω |
| 0,1 0,2 0,3 0,6 1,0 2,0 3,0 |
| ω |
Желательно использовать первую шкалу, по ней можно достаточно точно определять значения частот. При необходимости можно применять 3 шкалу частот.
Рис.2.и рис.4. выполнены в логарифмическом масштабе, а рис.6. в линейном; видно некоторые значения из таблицы на графике не отразить.
Порядок проведения работы.
1. Измерение частотной характеристики дифференцирующей цепи.
Собрать на макете схему рис.7. В правом нижнем углу макета в трех включенных параллельно гнездах разместить RД, вольтметр, фазометр. После проверки схемы преподавателем или лаборантом, включить питание электроизмерительных приборов: вольтметр В3-38, фазометр Ф2-34, генератор ГЗ-112 и до окончания лабораторной работы не выключать.
| RД |
| CД |
| I |
| V |
| Фазометр 1 2 |
| ЕГ |
Рис.7. Схема исследования дифференцирующей цепи.
Установить предел измерения вольтметра ≥ заданного вариантом UГ. Сигнальный провод вольтметра подсоединить к сигнальному проводу генератора на макете, ручкой генератора «регулировка выходного напряжения «(крайняя правая) установить заданное UГ. При необходимости воспользоваться переключателем «ослабление». Дальше эти ручки не трогаем, иначе придется устанавливать UГ снова. Сигнальный провод вернуть на место согласно схеме.33333
Таблица 5.
| f кГц | 0,1 f д | 0,3 f д | f д | f и | 3 f и | 10 f и | |
| UR В | измерение | ||||||
| φ град | |||||||
| К | |||||||
| К(ω) | расчет | ||||||
| φ(ω) |
Откалибровать фазометр подключив сигнальный провод 1 входа к генератору, после чего нажать на кнопку ∆ϕ. После появления нулей на табло фазометра вернуть сигнальный провод 1 входа фазометра на место согласно схеме рис.7.
Диапазон изменения частоты большой 10 f и /0,1f д > 300 и графики необходимо строить в логарифмическом масштабе, поэтому выбранные частоты отличаются примерно в 3 раза и в логарифмическом масштабе их значения откладываются через равные промежутки на оси частот.
Устанавливаем на генераторе с помощью лимба и переключателя «множитель», записанные в таблице 5 частоты, снимаем показания вольтметра и фазометра, записываем их в таблицу. По полученным данным приведенным в таблице определяем К=UR/UГ, строим графики К(f), ϕ(f), К(ω), ϕ(ω).
Измерение частотной характеристики интегрирующей цепи.
Не выключая питания приборов собрать на макете схему рис.8. Видно, что меняются элементы, а приборы остаются на своих местах. Подготовить таблицу 6 для проведения эксперимента, записав частоты. Можно проверить не сбилось ли UГ.
| RИ |
| I |
| CИ |
| ЕГ |
| V |
| Фазометр 1 2 |
Рис.8. Схема исследования интегрирующей цепи.
Таблица 6.
| f кГц | 0,1 f д | 0,3 f д | f д | f и | 3 f и | 10 f и | |
| UС В | измерение | ||||||
| ϕ град | |||||||
| К | |||||||
| К(ω) | расчет | ||||||
| ϕ(ω) |
На лимбе генератора устанавливаем частоту, снимаем показания вольтметра UC и фазометра ϕ, записываем их в таблицу. По данным приведенным в таблице строим графики К(f), ϕ(f),К(ω), ϕ(ω). Питание приборов не выключать.
Исследование каскадного включения дифференцирующей и интегрирующей цепочек.
Собрать схему рис.9. между генератором и RИ необходимо включить два элемента RД и СД, приборы остаются на своих местах.
| I |
| СИ |
| СД |
| RИ |
| RД |
| ЕГ |
| Фазометр 1 2 |
| V |
Рис.9.Принципиальная электрическая схема исследования.
Таблица 7.
| f кГц | 0,1 f д | 0,3 f д | f д | f и | 3 f и | 10 f и | |
| UС В | измерение | ||||||
| ϕ град | |||||||
| К | |||||||
| К(ω) | расчет | ||||||
| ϕ(ω) |
На лимбе генератора устанавливаем частоту, снимаем показания вольтметра UC и фазометра ϕ, записываем их в таблицу 7. По данным приведенным в таблице строим графики К(f), ϕ(f),К(ω), ϕ(ω). К(f)=UC/UГ
После проверки полученных результатов преподавателем или лаборантом выключить питание измерительных приборов. Разобрать схему измерений.
Рис.10. Монтажная плата макета.
Измерительную часть работы в отчете можно не приводить.