Дослідження вхідних і передавальних АЧХ і ФЧХ в ланцюгах

Мета роботи: дослідити вхідні та передавальні характеристики нерозгалужених RL і RC електричних ланцюгів; розвиток навичок користування вимірювальними приладами.

1. Вивчити по [6.1] теми розділу «вхідні та передавальні характеристики нерозгалужених RL і RC електричних ланцюгів».

2. Підготувати бланк звіту з попереднім розрахунком (див. П. 3.4).

3. Підготувати відповіді на питання самоперевірки.

4 Зробити попередній розрахунок.

4.1 Для ланцюга з послідовного з'єднання резистора і конденсатора розрахувати реактивний опір Х. вхідний опір ланцюга Zвх. а також кут зсуву фаз # 966; вх для значень частоти таблиця 6.1. Відомо, що вхідна напруга ланцюга U = 3 В, R = 100 Ом, С = (300 + N) нФ, де N - номер запису студента в журналі.

4.2 Дані розрахунку занести в таблицю 6.1.

4.3 Повторити розрахунок для ланцюга RL. якщо L = (20+ N) мГн, де N - номер запису студента в журналі.

4.4 За даними розрахунку побудувати графіки залежності Zвх = F (f) і # 966; вх = F (f) для ланцюгів RС і RL.

Таблиця 6.1 - Таблиця розрахунку даних для ланцюгів RL, RС

Питання для самоперевірки

1. Дайте визначення комплексного вхідного опору, запишіть його математичний вираз.

2. Дайте визначення вхідних АЧХ і ФЧХ.

3. Дайте визначення комплексного коефіцієнта передачі, запишіть його математичний вираз.

4. Дайте визначення передавальних АЧХ і ФЧХ.

5. Дайте визначення граничної частоти.

6. Запишіть формули граничної частоти електричних ланцюгів RL і RС.

7. Чи залежать вхідні АЧХ і ФЧХ від величини прикладеної напруги?

8. Чи залежать вхідні АЧХ і ФЧХ від того, який з елементів електричних RL і RС ланцюгів стоїть на виході?

9. Чи залежать передавальні АЧХ і ФЧХ від того, який з елементів електричних RL і RС ланцюгів стоїть на виході?

Прилади й устаткування

1 Лабораторний стенд ЛКТЦ.

2 Сполучні дроти (6 шт).

Порядок проведення роботи

1. Перевірка підготовки студентів до лабораторної роботи з питань самопр-перевірки.

2. Підготовка лабораторної установки до роботи, отримання інструктажу з техніки безпеки.

2.1 Ознайомлення з елементами, з яких збирається досліджувана ланцюг (рису-нок 6.1 і 6.2): ​​блок генератора Г3. вольтметри "V2" і "V3", елемент Rш3 = 100 Ом, LВ. CН.

2.2 Зібрати електричне коло за схемою (рисунок 6.1). Запросити преподава-теля перевірити зібрану ланцюг.

Малюнок 6.1- Схема для дослідження RC і RL електричних ланцюгів.

2.3 Включити тумблери: "МЕРЕЖА", "ГЕНЕРАТОР", "V2", "V3- # 966;".

2.4 Поставити перемикачі в таке становище.

- перемикач форми на блоці Г2 встановити в крайнє ліве положення;

- перемикач меж напруги на блоці Г3 в положення "10 В";

- перемикач на блоці "V3- # 966;" в положення "# 966;";

- регулятор вхідного напруги на блоці Г3 повернути до відмови проти годинникової стрілки;

3. Дослідити вхідні та передавальні характеристики. Для цього:

3.1 Регулятором вихідної напруги на блоці Г3 встановити напругу 2 В на PV1.

3.2 Для зняття вхідних характеристик встановити частоту на блоці Г1 згідно з даними таблиці 6.2.

3.3 Виміряти напругу на Rш3 за допомогою вольтметра PV2 і кут зсуву фаз # 966; вх за допомогою фазометра.

3.4 Отримані дані занести в таблицю 6.2.

3.5 За результатами вимірювань обчисліть значення струму і вхідного опору 2вх =.

3.6 Побудувати характеристики 2вх = F (f) і # 966; в х = F (f) за отриманими даними.

Таблиця 6.2 - Таблиця експериментальних і розрахункових даних RC електричного кола (вхідні характеристики)

1. Найменування і мета роботи.

2. Вирішені завдання домашнього завдання п 4.1, 4.2.

3. Графіки з розрахунку п. 4.3 домашнього завдання.

4. Результати вимірювань і обчислень (таблиці 6.2, 6.3, 6.4, 6.5).

5. Графіки залежностей # 966; вх. К, # 966; вх = F (f) за експериментальними даними.

6. Відповіді на контрольні питання (за завданням викладача).

7. Висновки по роботі.

1. Чому дорівнює значення модуля і аргументу комплексного вхідного опору на граничній частоті?

2. Чому дорівнює значення модуля і аргументу комплексного коефіцієнта передачі на граничній частоті?

3. В яких межах вимірюється модуль і аргумент комплексного коефіцієнта передачі?

4. Як змінюється вхідний опір RL і RС електричних ланцюгів з ростом частоти?

5. На яких частотах ФЧХ RL і RС електричних ланцюгів є лінійний ділянку?

6. Як змінити граничну частоту RL і RС електричних ланцюгів?

7. Поставивши частотами # 969; ≈ 0 і # 969; = ∞. покажіть приблизний хід вхідний АЧХ наведеного ланцюга (малюнок 6.2 а).

8. Поставивши частотами # 969; ≈ 0 і # 969; = ∞. покажіть приблизний хід передавальної АЧХ наведеного ланцюга (малюнок 6.2 б).

Малюнок 6.2 - Схеми електричних ланцюгів, для яких необхідно побудувати вхідні АЧХ і ФЧХ

Короткі теоретичні відомості

Ставлення комплексного напруги на вході до комплексного току на вході називається комплексним вхідним опором. Залежність модуля комплексного вхідного опору від частоти - вхідна АЧХ (Zвх = F (f)), і залежність аргументу - вхідна ФЧХ (# 966; вх = F (f)). Частота, на якій дійсна і уявна частина комплексного вхідного опору, рівні називається граничної (# 969; гр. Fгр).

RC електричний ланцюг Zвх =

RL електричний ланцюг Zвх =