Лабораторная работа №17
.docxМинистерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций
Российской Федерации Ордена Трудового Красного Знамени
федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра «Теории электрических цепей»
Лабораторная работа №17
«Исследование на ЭВМ резонансных явлений в пассивном параллельном колебательном контуре»
Москва 2021
Содержание
1 Цель работы 3
2 Ход работы 3
2.1 Предварительный расчёт 3
2.2 Схема 1 5
2.3 Схема 2 7
3 Вывод 10
4 Ответы на вопросы 10
1 Цель работы
С помощью программы Micro-Cap исследовать входные и передаточные характеристики одиночного параллельного колебательного контура при различных добротностях.
2 Ход работы
2.1 Предварительный расчёт
Формулы для расчёта:
Im(Yвх) = 0
Yвх = – комплексная входная проводимость контура
Im(Yвх) =
– резонансная частота
– характеристическое сопротивление
– добротность
– нижняя граничная частота
– верхняя граничная частота
П = f2 – f1 – абсолютная полоса пропускания
– комплексное входное сопротивление
– модуль входного сопротивления при условии, что меняется только частоты источника напряжения
– фаза входного сопротивления в градусах
I = , , , – комплексные токи
– добротность последовательного контура
– сопротивление
– резонансная частота контура
– комплексное входное сопротивление
– модуль входного сопротивления при резонансе
Таблица 1 – Данные, полученные путём предварительного расчёта и экспериментально.
Предварительный расчет R = 14 кОм, fp = 5 кГц, С = 20 нФ, L = 0,0507 Гн |
Получено экспериментально |
||||||||||||
, Ом |
Q |
f1, кГц |
f2, кГц |
П, кГц |
Z(fp), МОм |
f0, кГц |
fp, кГц |
Z(fp), МОм |
f1, кГц |
f2, кГц |
П, кГц |
Q |
|
1592,2 |
8,79 |
4,72 |
5,29 |
0,56 |
1,082 |
5 |
5 |
1,088 |
4,63 |
5,2 |
0,57 |
8,8 |
2.2 Схема 1
Рисунок 1 – Схема пассивного колебательного контура
Зависимость модуля входного сопротивления от частоты представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 – График зависимости модуля входного сопротивления от частоты
Зависимость фазы входного сопротивления от частоты представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 – График зависимости фазы входного сопротивления от частоты
Зависимость модуля входного тока, модуля тока в резисторе, модуля тока в катушке и модуля тока в конденсаторе от частоты представлена на рисунке 4. Зеленым цветом обозначен модуль тока в катушке от частоты, синим – модуль входного тока от частоты, красным – модуль входного тока на резисторе от частоты, розовым модуль тока в конденсаторе.
Рисунок 4 – График зависимости модуля входного тока, модуля тока в резисторе, модуля тока в катушке и модуля тока в конденсаторе от частоты
2.3 Схема 2
Рисунок 5 – Схема параллельного колебательного контура первого типа
Таблица 2 – Зависимости модуля входного сопротивления и фазы входного сопротивления от частоты для двух значений добротности
Предварительный расчету С = 20 нФ, L = 0,0507 Гн |
Получено экспериментально |
||||
Q |
R, кОм |
fp1, кГц |
Z(fp), кОм |
fp1, кГц |
Z(fp), кОм |
2 |
0,796 |
126,7 |
506,8 |
5 |
506,8 |
100 |
15,92 |
2,54 |
25400 |
5 |
25400 |
Графики зависимости модуля входного сопротивления при разных добротностях представлены на рисунках 6 и 7.
Рисунок 6 – График зависимости модуля входного сопротивления при первом значении добротности
Рисунок 7 – График зависимости модуля входного сопротивления пи втором значении добротности
Графики зависимости фазы входного сопротивления от частоты при разных добротностях представлены на рисунках 8 и 9.
Рисунок 8 – График зависимости фазы входного сопротивления от частоты при первом значении добротности
Рисунок 9 – График зависимости фазы входного сопротивления от частоты при первом значении добротности
Графики зависимости модуля входного тока, модуля тока в катушке и модуля тока в конденсаторе от частоты при разных добротностях представлены на рисунках 10 и 11. Зеленым цветом обозначена зависимость модуля тока в катушке от частоты, розовым – модуля тока в конденсаторе от частоты, синим – модуля входного тока от частоты.
Рисунок 10 - График зависимости модуля входного тока, модуля тока в катушке и модуля тока в конденсаторе от частоты при первом значении добротности
Рисунок 11 – График зависимости модуля входного тока, модуля тока в катушке и модуля тока в конденсаторе от частоты при втором значении добротности
3 Вывод
С помощью программы Micro-Cap были исследованы входные и передаточные характеристики одиночного параллельного колебательного контура при различных добротностях.
4 Ответы на вопросы
Почему резонанс в параллельном пассивном колебательном контуре называется резонансом токов?
Резонанс токов — резонанс, происходящий в параллельном колебательном контуре при его подключении к источнику напряжения, частота которого совпадает с собственной частотой контура. Резонанс токов возникает в цепях переменного тока состоящих из источника колебаний и параллельного колебательного контура. Резонанс тока — это увеличение тока проходящего через элементы контура, при этом увеличение потребление тока от источника не происходит.
Как рассчитывается резонансная частота параллельного колебательного контура?
;
Что такое добротность параллельного пассивного колебательного контура?
Добротность – характеристика колебательной системы, определяющая полосу резонанса и показывающая, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за один период колебаний.
Что такое полоса пропускания параллельного пассивного колебательного контура? Какие существуют способы расчета полосы пропускания?
Полоса пропускания параллельного пассивного колебательного контура – это диапазон частот, который определяют по резонансной кривой на уровне 0,7 от максимального значения напряжения, соответствующей резонансной частоте. Способы расчета:
Графический способ – полосу пропускания определяют непосредственно по графику.
Аналитический способ – способ, при котором рассчитывают нижнюю и верхнюю граничные частоты, а потом из верхней вычитают нижнюю.
Выведите уравнения, с помощью которых рассчитывают входные АЧХ и ФЧХ параллельного пассивного колебательного контура.
АЧХ:
ФЧХ: