Лабораторная работа № 7. Исследование входных и передаточных частотных характеристик электрических цепей

⇐ Назад

7.1 Цель работы

Экспериментально исследовать входные и передаточные амплитудно-частотные (АЧХ) и фазо-частотные (ФЧХ) характеристики цепей с одним реактивным элементом.

7.2 Подготовка к работе

7.2.1 Повторить раздел ТЭЦ “Частотные характеристики электрических цепей”.

7.2.2 Что называется входными АЧХ и ФЧХ электрической цепи?

7.2.3 Что называется передаточными АЧХ и ФЧХ электрической цепи?

7.2.4 Какая частота называется граничной? Рассчитать граничные частоты RL и RC цепей согласно заданному варианту (таблица 7.1)

7.2.5 Написать расчётные формулы Z_вх=F(f) и j_ZBX=F(f) для RC и RL цепей .

7.2.6 Нарисовать графики входных АЧХ и ФЧХ для RC и RL цепей.

7.2.7 Написать расчётные формулы комплексных передаточных функций по напряжению Н_u(jw), j_н(w) для RL и RC цепей.

7.2.8 Нарисовать графики передаточных АЧХ и ФЧХ RL и RC цепей.

7.2.9 Чему равны передаточные АЧХ и ФЧХ на граничной частоте?

7.3 Порядок выполнения работы

7.3.1 Собрать схему цепи R₁C (рис 7.1) согласно варианту (таблица 7.1).

Рисунок 7.1

Таблица 7.1

Вариант	С, мкФ	R₁, Ом	R₃, кОм	L, мГн
	0,3		2,0
	0,4		2,5
	0,5		3,0
	0,2		1,5
	0,1		3,5

7.3.2 Установить значение входного напряжения U₁=2B. Изменяя частоту входного напряжения от 2 кГц до 20 кГц, измерить напряжения на резисторе R₁. Показания вольтметра V₂ и фазометра занести в таблицу 7.2.

Таблица 7.2

f, кГц	U_R1,В	j_ZBX	I, мА	Z_вх, Ом

7.3.3 Собрать схему (рисунок 7.2).

Рисунок 7.2

Напряжение на входе V₁ установить U₁=2B и поддерживать его неизменным. Изменяя частоту f входного напряжения от 2 кГц до 20 кГц, измерить напряжение на конденсаторе U_C. Показания вольтметра V₂ и фазометра j занести в таблицу 7.3

Таблица 7.3

f, кГц	U_С,В	j_Н	Нu

По экспериментальным данным рассчитать модуль коэффициента передачи по напряжению Нu(f)=U_C/U₁.Результаты занести в таблицу 7.3.

7.3.4 Собрать схему R₃L цепи (рисунок 7.3).

Рисунок 7.3

Устанавливая те же частоты входного напряжения и поддерживая U₁=2B, измерить напряжения на катушке U_L. Показания вольтметра V₂ и фазометра j занести в таблицу 7.4.

Таблица 7.4

f, кГц	U_L,мВ	j_Н	Н_u

7.4 Обработка результатов экспериментов

7.4.1 По экспериментальным данным таблицы 7.2 рассчитать значение тока (I=U_R₁/R₁) и модуль входного сопротивления (Zвх=U₁/I).Результаты расчетов занести в таблицу (7.2). Построить графики входных АЧХ Z_вх =F(f) и ФЧХ j_ZBX =F(f) для R₁C цепи и сравнить их с теоретическими. Из графиков определить граничную частоту для R₁C цепи.

7.4.2 По экспериментальным данным таблицы 7.3 рассчитать модуль коэффициента передачи по напряжению Нu(f)=U_C/U₁.Результаты занести в таблицу 7.3. Построить графики передаточных АЧХ Н_uc (f) и ФЧХ j_н(f) для R₁C цепи и сравнить их с теоретическими. По графикам определить граничную частоту для R₁C цепи.

7.4.3 По экспериментальным данным таблицы 7.4 рассчитать коэффициент передачи по напряжению Нu= U_L/ U₁и результаты расчетов занести в таблицу (7.4). Построить графики передаточных АЧХ Н_uL (f) и ФЧХ j_н (f) для R₃L цепи и сравнить их с теоретическими АЧХ и ФЧХ. По графикам определить граничную частоту.

7.5 Методические указания

7.5.1 Входная амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) цепи-это зависимость модуля входного сопротивления от частоты Z=f( ).Входная фазо-частотная характеристика (ФЧХ) цепи –это зависимость аргумента входного сопротивления от частоты =f( ).Граничной называется частота, при которой реактивное сопротивление равно резистивному сопротивлению,т.е. в RL-цепях R= _грL, а в RC-цепях R= . Модуль входного сопротивления R ₁C цепи определяется по формуле

Z_вх= ,

а аргумент входного сопротивления определяется по формуле

Модуль входного сопротивления для R₃L цепи определяется по формуле

а аргумент входного сопротивления определяется по формуле

=arctg =arctg =arctg .

7.5.2 Комплексным коэффициентом передачи по напряжению H_u (j ) называется отношение комплексного выходного напряжения к комплексному входному напряжению , т.е. (j )= .