Подготовка к выполнению лабораторной работы. 2.1. Схема, данные элементов схемы и параметры сигнала соответствуют данным лабораторной работы № 8.
2.1. Схема, данные элементов схемы и параметры сигнала соответствуют данным лабораторной работы № 8.
2.2. Для заданной цепи (рис. 13), в соответствии с данными своего варианта (таблица 13) выполнить:
– рассчитать амплитудный спектр U1( f ) входного сигнала (до 10 гармоники включительно) по формулам:
Постоянная составляющая:
,
где 
– скважность.
Действующее значение n-й гармоники:
.
Учитывая исходные данные 
, 2p = 6,283, 
= 0,5 мс/2 = 0,25 мс, f = 1000 Гц получим расчетные формулы
Данные расчета записать в таблицу 15.
– получить формулу амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) цепи и рассчитать ее на частотах 0, 1, 2, …, 10 кГц. Данные расчета записать в таблицу 15.
– рассчитать амплитудный спектр U2( f ) выходного сигнала (до 10 гармоники включительно) по формулам:
.
Таблица 15
| f, кГц | ||||||||||||
 , В
| расч. | |||||||||||
| измер. | ||||||||||||
| H | расч. | |||||||||||
| измер. | ||||||||||||
 , В
| расч. | |||||||||||
| измер. |
Данные расчета записать в таблицу 15.
– построить в масштабе графики амплитудного спектра, входного и выходного сигналов, амплитудно-частотной характеристики цепи.
Экспериментальная часть
Собрать заданную схему, установить заданные значения и вынести на рабочее поле дополнительные приборы согласно рис. 16. Функциональный генератор (ФГ) установить в режим прямоугольного напряжения с амплитудой напряжения (Amplitude) 1,5 В, смещением (Offset) 1,5 В и частотой 1 кГц.
Примечание: в ФГ десятые доли величин вводить через запятую.
3.1. Исследование амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) цепи.
Подключить прибор «Bode-Plotter» (рис. 16) к исследуемой цепи, т.е. клеммы «In» прибора подключить к точкам 1–1¢, клеммы «Out» к зажимам
2–2¢. Установить в приборе линейный масштаб по вертикали с пределами: min – 0, max – 1; по горизонтали: min – 0,1 мГц, max – 10 кГц. С помощью измерительной линейки на частотах 0, 1, 2, …, 10 кГц измерить и записать значения передаточной функции H в таблицу 15. Отключить прибор от исследуемой цепи.
3.2. Исследование формы и амплитудного спектра входного сигнала U1(t).
3.2.1. Подключить к точкам 1–1¢ цепи осциллограф (канал А) и зарисовать форму входного сигнала (масштаб осциллографа: 1 В/дел; 0,1 мс/дел).
3.2.2. Подключить к точке 1 вход анализатора спектра (АС), измерить вольтметрами и записать в таблицу 15 значения отдельных спектральных составляющих входного сигнала.
Примечание: так как скважность 
, то гармоники кратные скважности – 2, 4, 6 и т.д. – отсутствуют и показания вольтметров для этих гармоник равны 0.
3.2.3. Подключить осциллограф к выходу сумматора (SUM) и убедиться в полном восстановлении формы входного сигнала U1(t) при сложении спектральных составляющих (время восстановления сигнала 3…4 мин).
Рис. 16
3.3. Исследование формы и амплитудного спектра выходного сигнала U2(t).
3.3.1. Подключить к точкам 2–2¢ цепи осциллограф (канал А) и зарисовать форму выходного сигнала U2(t).
3.3.2. Подключить к точке 2 вход анализатора спектра (АС), измерить вольтметрами и записать в таблицу 15 значения отдельных спектральных составляющих входного сигнала.
3.3.3. Подключить осциллограф к выходу сумматора (SUM) и убедиться в полном восстановлении формы входного сигнала U2(t) при сложении спектральных составляющих (время восстановления сигнала 3…4 мин).
4. По результатам измерений в одном масштабе и на одном графике построить амплитудный спектр входного сигнала U1( f ), амплитудный спектр выходного сигнала U2( f ) для частот 0, 1, 2, …, 10 кГц. Для этих же частот на другом графике построить АЧХ цепи H( f ).
Требования к отчету
Отчет по работе должен содержать:
– расчетные формулы и результаты предварительных расчетов в виде таблиц и графиков АЧХ и амплитудных спектров входного и выходного сигналов;
– результаты измерений в виде таблиц, осциллограмм, графиков, построенных в масштабе;
– выводы по работе.
Контрольные вопросы
5.1. Как определяется комплексная передаточная функция цепи?
5.2. На какие составляющие можно разложить любой периодический сигнал?
5.3. Как рассчитываются постоянная составляющая, основная составляющая и высшие гармоники периодического сигнала?
5.4. В чем суть анализа спектрального состава периодических сигналов?
5.5. Как изменение параметров периодического сигнала влияет на его спектр?