Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»




Скачать 111.62 Kb.
НазваниеМетодические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет»
Дата публикации30.03.2013
Размер111.62 Kb.
ТипЗанятие
litcey.ru > Право > Занятие
Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«оренбургский государственный университет»
Кафедра программного обеспечения вычислительной техники

и автоматизированных систем

С. А. СИЛЬВАШКО

Электрические цепи

синусоидального тока

методические указания


к лабораторному практикуму
Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет»
Оренбург 2007

^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
«Исследование частотных характеристик пассивных четырехполюсников»
Цель работы:

1. Исследование зависимости коэффициентов передачи напряжения простейших пассивных четырехполюсников от частоты.

2. Исследование фазочастотных характеристик простейших пассивных четырехполюсников.
^ Продолжительность занятия: 4 часа.
1 Краткие сведения из теории
В общем случае под частотной характеристикой понимают зависимость какого-либо параметра элемента или электрической схемы (тока, напряжения, сопротивления, коэффициента передачи тока, напряжения и т. д.) от частоты. В частности,

амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) четырехполюсника называется зависимость модуля комплексного коэффициента передачи напряжения (K()) от частоты;

фазочастотной характеристикой (ФЧХ) четырехполюсника называется зависимость аргумента (()) комплексного коэффициента передачи напряжения (разности фаз выходного и входного напряжений) от частоты.

Комплексный коэффициент передачи напряжения K(j) четырехполюсника (рисунок 1) может быть представлен следующим образом
,
где ,

.





Рисунок 1

Четырехполюсник, изображенный на рисунке 1, представляет собой делитель напряжения, поэтому для комплексного коэффициента передачи напряжения можно записать
, (1)
где сопротивления элементов Z1 и Z2 в общем случае носят комплексный характер.

Рассмотрим в качестве примера четырехполюсник (интегрирующую цепь), представленный на рисунке 2.





Рисунок 2
В рассматриваемой схеме элемент Z1 = R является чисто активным, а элемент – чисто реактивным и носит емкостный характер.

В соответствии с выражением (1), комплексный коэффициент передачи напряжения четырехполюсника запишем в виде
, (2)
где  = RC – постоянная времени цепи.

Преобразуем выражение (2) к виду, позволяющему выделить действительную и мнимую части. Для этого помножим числитель и знаменатель на выражение, комплексно сопряженное знаменателю:
.
Тогда выражение для модуля комплексного коэффициента передачи напряжения будет иметь вид
, (3)
а для аргумента – соответственно вид
. (4)
Используя выражения (3) и (4) можно построить, соответственно, амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики четырехполюсника, представленного на рисунке 2.

Ниже представлен фрагмент программы построения АЧХ и ФЧХ в математическом пакете MathCAD (рисунок 3).
Р
исунок 3
Частота, на которой модуль коэффициента передачи напряжения уменьшается в раз относительно своего максимального значения, называется частотой среза (или граничной частотой). Частота среза тесно связана с постоянной времени цепи и может быть определена из выражения
, .
На граничной частоте фазовый сдвиг выходного напряжения относительно входного составляет – 45 о по сравнению с фазовым сдвигом на частоте f = 0.

АЧХ рассмотренного четырехполюсника соответствует АЧХ фильтра низких частот (ФНЧ).
2 Задание на проведение исследований
2.1 Исследовать АЧХ простейших четырехполюсников.

2.2 Исследовать ФЧХ простейших четырехполюсников.
3 Порядок проведения экспериментов
3.1 Собрать схему лабораторной установки, представленную на рисунке 4





Рисунок 4
Установить сопротивления резисторов R1 и R2 в соответствии с вариантом задания (таблица 1), амплитуду синусоидального напряжения источника сигнала равной Um=1 В, частоту – равной 1 кГц.

С помощью осциллографа определить амплитуду напряжения на выходе четырехполюсника. Вычислить значение коэффициента передачи напряжения.

3.2 С помощью измерителя АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter) снять амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики четырехполюсника. Сравнить значение коэффициента передачи напряжения, полученное с помощью Bode Plotter, с аналогичным значением, полученным в п. 3.1.

В отчет поместить вид экранов осциллографа и измерителя АЧХ.

Сформулировать вывод по пунктам 3.1 и 3.2.

3.3 Собрать схему лабораторной установки, представленную на рисунке 5.
Рисунок 5

Установить сопротивление резистора R1 и емкость конденсатора С в соответствии с вариантом задания (таблица 1), амплитуду синусоидального напряжения источника сигнала равной Um=1 В, частоту – равной 1 кГц.

Снять осциллограммы входного и выходного напряжений четырехполюсника. Изображение экрана осциллографа перенести в отчет. Сравнить фазы (визуально) и амплитуды входного и выходного напряжений.

Снять АЧХ и ФЧХ четырехполюсника. Определить частоту среза (fcp) АЧХ и фазовый сдвиг () на частоте среза.

3.4 Используя математический пакет MathCAD, выполнить расчет АЧХ и ФЧХ четырехполюсника, изображенного на рисунке 5 (по примеру, изображенному на рисунке 3). Рассчитать частоту среза АЧХ и фазовый сдвиг на частоте среза.

Используя трассировку, определить частоту среза АЧХ и фазовый сдвиг на частоте среза по графикам, полученным в MathCAD. Для этого щелкнуть правой кнопкой «мыши» на графике АЧХ (ФЧХ) и в контекстном меню выбрать «Трассировка». После этого щелкнуть левой кнопкой «мыши» и на графике появятся маркеры, при перемещении которых (указателем «мыши» или клавишами «влево», «вправо») в окне «X-Y Trace» отображаются координаты точки графика функции, попавшей на пересечение маркеров.

Сравнить результаты исследований, полученные в п.п. 3.3 и 3.4.

Сформулировать вывод по пунктам 3.3 и 3.4.

3.5 Выбрать схему четырехполюсника в соответствии с вариантом задания. Составить математические выражения для расчета АЧХ и ФЧХ исследуемого четырехполюсника. Повторяя операции п.3.4, построить графики АЧХ и ФЧХ, рассчитать частоту среза АЧХ и фазовый сдвиг на частоте среза, определить частоту среза АЧХ и фазовый сдвиг на частоте среза по графикам, сравнить полученные результаты.


а
б

Рисунок 6
3.6 Подключить к четырехполюснику источник сигнала и Bode Plotter, снять АЧХ и ФЧХ, определить частоту среза АЧХ и фазовый сдвиг на частоте среза. Полученные результаты сравнить с результатами исследований по п. 3.5.

Вид экранов Bode Plotter поместить в отчет.

Сформулировать выводы по п.п. 3.5 и 3.6 исследований.

^

4 Содержание отчета



Отчет о выполненной лабораторной работе должен содержать:

- титульный лист, выполненный в соответствии с требованиями СТП 101-00;

- тему и цель лабораторной работы;

- схемы электрических цепей, используемых при исследованиях;

- результаты выполнения пунктов задания 3.1 … 3.6;

- тексты программ и результатов расчетов в MathCAD.

- выводы о проделанной работе.

^

Контрольные вопросы



1. Что называется амплитудно-частотной характеристикой четырехполюсника?

2. Что называется фазочастотной характеристикой четырехполюсника?

3. Что называется модулем комплексного коэффициента передачи?

4. Что называется аргументом комплексного коэффициента передачи?

5. Что называется частотой среза АЧХ?

6. Как определить численное значение частоты среза?

7. Что называется постоянной времени цепи?

Таблица 1 – Исходные данные для расчетов

№ п/п

R1, Ом

R2, кОм

С, мкФ

L, мГн

Схема

1

80

200

10

100

рис. 6, а

2

85

210

9

90

рис. 6, б

3

90

190

8

95

рис. 6, а

4

95

220

7

80

рис. 6, б

5

100

180

6

85

рис. 6, а

6

105

170

5

70

рис. 6, б

7

110

160

4

75

рис. 6, а

8

115

200

3

60

рис. 6, б

9

120

210

2

65

рис. 6, а

10

125

190

1

50

рис. 6, б

11

130

220

1

55

рис. 6, а

12

80

180

2

45

рис. 6, б

13

85

170

3

40

рис. 6, а

14

90

160

4

35

рис. 6, б

15

95

200

5

30

рис. 6, а

16

100

200

8

25

рис. 6, б

17

105

210

7

20

рис. 6, а

18

110

190

8

15

рис. 6, б

19

115

220

9

10

рис. 6, а

20

120

180

10

9

рис. 6, б

21

125

170

5

8

рис. 6, а

22

130

160

4

7

рис. 6, б

23

85

200

3

6

рис. 6, а

24

90

180

2

5

рис. 6, б

25

100

190

1

4

рис. 6, а


Доцент кафедры ПОВТАС С.Сильвашко

Похожие:

Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconА. А. Никольский Рязанские топонимы в художественной литературе Материалы и комментарии
Печатается по решению редакционно-издательского совета Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования...
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconОтчет каменского института (филиала) федерального государственного...
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconПоложение об учебных расписаниях в государственном образовательном...
Гос впо), другими нормативными правовыми актами, Уставом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования...
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconРоссийской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное...
Российской Федерации, а также локальными актами федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального...
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconРоссия, Республика Адыгея, г. Майкоп
Майкопский государственный гуманитарно-технический колледж федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего...
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconПо приказу №59 от 25. 02. 09
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Брянский государственный...
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconНоминация
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «поволжский государственный...
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» icon«Правовые основы профессиональной деятельности»
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Удмуртский государственный...
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconТезисы доклада и регистрационные формы
Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный...
Методические указания к лабораторному практикуму Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» iconМетодические указания по выполнению практических (лабораторных) работ (лишнее убрать)
Рекомендовано к изданию и использованию в качестве методических указаний методическим советом гаоу спо «Тюменский педагогический...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница