Лабораторная работа №4 “ Исследование частотных и временных характеристик электрических цепей” ПГУТИ

ПГУТИ
Лабораторная работа №4
“ Исследование частотных и временных характеристик
электрических цепей”
Выполнили:
Никифорова А.
Кудрявенькова Е.
Алферова А.
(бригада №5)
Проверил:
Рудь Виктор Васильевич
Самара, 2008 год
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.
Закрепить понятия комплексного коэффициента передачи, амплитудно-частотной и
фазо-частотной характеристик, а так же переходной и импульсной характеристик.
Установить связь между частотными и временными характеристиками цепи и условия
неискажённой передачи сигналов. Приобрести навыки по расчёту указанных
характеристик и методике их измерения.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ
Исходные данные:
Для приведенной схемы рассчитаем коэффициент передачи по напряжению.
Для схемы с одним реактивным элементом получим выражение комплексного
коэффициента передачи, а также выражение АЧХ и ФЧХ
Для схемы с одним реактивным элементом получим выражение комплексного
коэффициента передачи, а также выражение АЧХ и ФЧХ
ВЫПОЛНЕНИЕ НА ЭВМ
Таблица 1. Исходные данные для расчёта.
№
схемы
№ бригады
Значения
RD1 RD2,
частот,
,
КО
кГц
кО
м
м
5
5
50
3
1,0 1,28 1,0 0,5 2,4,6,8,10
1. Измерение амплитудно-частотных характеристик.
Для снятия амплитудно-частотной характеристики делителя напряжения необходимо
собрать схему:
L,
мГн
C,
НФ
R1 ,
кО
м
R2 ,
КО
м
R0 ,
кО
м
Рис. 1. Схема наблюдения сигналов на входе и выходе резистивного делителя
На генераторе установили режим гармонических колебаний, выбрали одну из частот
указанных в таблице 1. Установили величину выходного напряжения генератора равной 1В.
Изменяя частоту генератора в соответствии с данными таблицы 1, мы наблюдали на
осциллографе осциллограммы входного и выходного напряжений, а на измерителе
частотных характеристик наблюдали амплитудно-частотную характеристику исследуемой
цепи:
Для f=2 кГц
Для f=4 кГц
Для f=6 кГц
Для f=8 кГц
Для f=10 кГц
Установили на выходе генератора режим прямоугольных колебаний. Наблюдали за
изменением формы выходного сигнала:
Таблица 3. Данные расчетов и исследований для цепи рис. 1
Параметры
цепи
RD1 =1000 Ом,
RD2 =500Ом
Частоты
(кГц)
T(j)
Расчётные
данные
Измеренные
данные
2
4
6
8
10
0,333
0,333
0,333
0,333
0,333
0,333
0,333
0,333
0,333
0,333
Для измерения АЧХ цепи с реактивным элементом собрали схему, представленную на рис.
2. Установили значения элементов схемы в соответствии с номером бригады из таблицы 1.
Установили на генераторе одну из частот указанных в таблице 1 и напряжение 1В:
Изменяя частоту генератора в соответствии с данными таблицы 1 наблюдали по
осциллографу за изменением входного сигнала, а по измерителю частотных характеристик
за АЧХ исследуемой цепи:
Для 2 кГц.
Таблица 4. Результаты предварительного расчёта и экспериментальных измерений АЧХ
цепи
Частота
2
4
6
8
10
Параметры
(кГц)
цепи
H()
L =50 мГн
Расчётные
0,694
0,673
0,641 0,0,604
0,565
R1=3000 Ом
данные
Измеренные
данные
L =50 мГн
Расчётные
0,423
0,384
0,338
0,295
0,565
R2=1000 Ом
данные
Измеренные
данные
2. Измерение фазо-частотных характеристик.
Собрали схему рис. 3.На измерителе частотных характеристик установили переключатель
вида характеристики в положение PHASE. Наблюдать за фазочастотной характеристикой
по измерителю частотных характеристик. Результаты измерений занести в таблицу 5.
Рис. 3
Таблица 5. Результаты предварительного расчёта и экспериментальных
измерений ФЧХ цепи
Частота
Параметр
(кГц)
2
4
6
8
10
ы
(j) (º)
Цепи
L=50 мГн
Расчётные
1,425
1,285
1,156
1,04
0,938
R1=3000
данные
Ом
Измеренные
данные
L=50 мГн
Расчётные
1,302
1,067
0,88
0,737
0,628
R2=1000
данные
Ом
Измеренные
данные
Зарисовали получившуюся при этом ФЧХ цепи:
3. Собрали схему аналогичную рис. 3. Для наблюдения формы сигнала воспользуемся
осциллографом, который позволяет одновременно наблюдать форму сигнала на входе и
выходе цепи. В качестве передаваемого сигнала взяли гармонический сигнал.
Теперь в качестве передаваемого сигнала взяли последовательность прямоугольных
импульсов. Частоту генератора вначале установили малую f = 500 Гц:
Затем большую f = 2 кГц:
После этого установили f = 10 кГц:
ВЫВОД
В данной работе рассчитали и измерили значения комплексного коэффициента передачи,
амплитудно-частотной и фазо-частотной характеристик. Установили связь между
частотными и временными характеристиками цепи и условия неискажённой передачи
сигналов. Приобрели навыки по расчёту указанных характеристик и методике их
измерения.