Измерение АЧХ передаточной функции простой цепи

1) Подключить схему согласно рис.4.2. В качестве исследуемой цепи используются схемы из табл. 3.1 (схемы, соответствующие варианту студента 3.2 или 3.5) активное сопротивление в цепи равно R=1кОм;

Рис. 4.2 Схема подключения измерительных приборов для измерения АЧХ и ФЧХ коэффициента передачи K_U(f)

2) Кнопкой Start включить Bode Plotter, начнется автоматическая перестройка частоты входного сигнала, а на главном экране Bode Plotter будет наблюдаться построение частотной зависимости выходного напряжения (АЧХ – сплошная линия (1), ФЧХ – штриховая линия(2)). Необходимо дождаться окончания построения частотной характеристики;

3) С помощью маркеров измерения амплитуды сигнала и частоты определить значения амплитуды выходного напряжения U2 (значения -3, рис.4.1) на частотах, указанных в домашнем задании. Занести полученные значения напряжения в табл.4.1. (U2, В, эксперимент, R=1кОм) Основное окно Bode Plotter не очищать!!!;

4) С помощью дополнительных перемычек подключить добавочное сопротивление последовательно с основным, таким образом, чтобы суммарное активное сопротивление цепи равнялось R=2кОм (R=3кОм).Повторить пункты 4.2 2) и 3). Результаты занести в соответствующие графы табл.4.1.

5) Рассчитать значения коэффициента передачи согласно выражению (2.9а). Занести результаты в соответствующие графы табл.4.1;

6) На одном рисунке построить АЧХ коэффициента передачи при трех значениях сопротивления R=1 кОм, 2кОм, 3кОм. Указать граничные частоты. Сделать выводы о полученных результатах.

Таблица 4.1

Результаты расчетов и эксперимента простой цепи

f, кГц 0.5 1.25 2.5 f_гр ¥ R, кОм

U ₁.B экспер.

U₂, B расчет

экспер.

K_U расчет

экспер.

φ _k расчет

экспер.

Измерение ФЧХ передаточной функции простой цепи

1) Включить режим маркерных измерений фазы, View /Markers f $ ph;

2) В основном окне Bode Plotter найти штриховые линии, которые соответствуют ФЧХ передаточной функции. С помощью маркеров измерения фаз и частоты определить значения фазы выходного напряжения U2 (значения -3, рис.4.1) на частотах, указанных в домашнем задании при трех значениях сопротивления R. Результаты занести в соответствующие графы табл.4.1;

3) По результатам табл.4.1 на одном рисунке построить три фазо-частотных характеристики коэффициента передачи. Указать граничные частоты.

4) Сделать выводы о полученных результатах.

Измерение АЧХ и ФЧХ передаточной функции сложной цепи

1) Подключить схему согласно рис.4.2. В качестве исследуемой цепи используются схемы из табл. 3.1 (схемы, соответствующие варианту студента 3.3 или 3.6);

2) Руководствуясь п.п.4.2 и 4.3 провести измерения АЧХ и ФЧХ коэффициента передачи сложной цепи при одном значении активных сопротивлений R1= R2=1кОм. Результаты исследований занести в соответствующие графы табл.4.2;

Таблица 4.2

Результаты расчетов и эксперимента сложной цепи

f, кГц

0.5

1.25

2.5

f_гр

U ₁.B

экспер.

U₂, B

расчет

экспер.

K_U

расчет

экспер.

φ _k

расчет

экспер.

3) По результатам табл.4.2 построить частотные характеристики, каждую на своем рисунке. Указать граничную частоту;

4) Сделать выводы о полученных результатах.

Выводы по работе

1) Сделать итоговые выводы по результатам работы. В выводах четко зафиксировать влияние значения сопротивления на АЧХ и Ф ЧХ функции;

2) Сделать выводы о влиянии сопротивления в цепи на граничную частоту частотной характеристики;

3) Сделать выводы о значении ФЧХ передаточной функции на граничной частоте;

4) Провести сравнение частотных характеристик сложной и простой цепей ( R=1кОм);

5) Обоснованно объяснить расхождения в расчетных и экспериментальных данных;

6. Контрольные вопросы

1) сформулируйте определение АЧХ, поясните, что отражает АЧХ передаточной функции по напряжению;

2) сформулируйте определение ФЧХ, поясните, что отражает ФЧХ передаточной функции по напряжению;

3) изобразите упрощенную схему для измерения АЧХ передаточной функции с использованием

а) вольтметров,

б) измерительного прибора PC Lab;

4) изложите методику определения качественного характера АЧХ для моделей первого и второго порядка с однотипными реактивными элементами;

5) изложите методику определения качественного характера ФЧХ для моделей первого и второго порядка с однотипными реактивными элементами;

6) сделайте обоснованные предположения о качественном характере АЧХ коэффициента передачи для схем, изображенных на рис. 6.1;

Рис.6.1

7) сделайте обоснованные предположения о качественном характере ФЧХ коэффициента передачи для схем рис. 6.1;

8) для каждой АЧХ, изображенной на рис. 6.2, постройте по две схемы;

Рис.6.2

9) сформулируйте определение ППЦ и изложите методику расчета и экспериментального определения граничных частот полосы пропускания;

10) докажите в общем виде, что граничная частота для обоих выходов в каждой модели (рис. 6..3) одинакова, выразите ω _гр через параметры модели;

Рис. 6.3

11) изобразите на общем графике в одинаковом масштабе АЧХ по обоим выходам модели рис.6.3а (или рис. 6.3б) и прокомментируйте выполнение второго закона Кирхгоффа на граничной частоте;

12) поясните, на каких частотах и почему возможна неустойчивая работа осциллографа в режиме измерения фазы в схемах, АЧХ которых приведены на рис. 6.4;

рис.6.4

Список литературы

1. Попов В.П. Основы теории цепей.- М.: Высш.шк., 2005.-574с.(252 экз.)

2. Атабеков Г.И. Основы теории цепей.- СПб: Лань, 2009.-432с. Режим доступа: http: //e.lanbook.com/books/element.php? pl1_cid=25& pl1_id=95

3. Мельникова И.В., Дубовик К.Ю. Теория электрических цепей: Учебное пособие к практическим занятиям / Под общей ред. Мельниковой И.В.- Томск. 2012.‑ 156 c. Режим доступа: http: //edu.tusur.ru/training/publications/1432