3. Задание

3.1. Смонтировать фильтр нижних частот RC  типа (рис. 1, а). Рассчитать и записать значение граничной частоты (частоты среза) фильтра.

3.2. Подключить к собранной установке генератор гармонических коле-­ баний типа ГЗ-33 (ГЗ-112) и входы двух каналов осциллографа С1-55,

3.3. После проверки преподавателем включить приборы и установить на выходе генератора амплитуду колебаний около 3 В, а начальную частоту f_н приблизительно равной 0,1 от расчётного значения частоты среза ФНЧ. До­- биться устойчивого изображения сигнала на экране осциллографа.

3.4. Измерить по экрану осциллографа амплитуду выходного напряжения и занести результат в таблицу. Увеличить частоту генератора в два раза, уста-­ новить прежнее значение амплитуды генератора, измерить и записать амплиту­- ду выходного сигнала ФНЧ. Измерение повторять до тех пор, пока частота ко-­ лебаний не превысит в 10 раз расчётное значение частоты среза фильтра.

3.5. По полученным данным построить график АЧХ ФНЧ. Отметить на графике значение частоты, на которой коэффициент передачи снижается в раз, соответствующее частоте среза ФНЧ. Проверить, во сколько раз снижается коэффициент передачи относительно начального значения, измеренного в по-­ лосе пропускания, на частоте 10f_c.

3.6. Снять ФЧХ ФНЧ RC  типа. Измерения фазовых сдвигов выполнить на частотах 0,25f_c, 0,5f_c, f_c, 2f_c и 4f_c. Построить график ФЧХ в логарифмиче-ском масштабе.

3.7. Выпаяв использованные элементы, смонтировать фильтр нижних частот RL  типа (рис. 1, б) и провести расчёты и измерения согласно п.п. 3.2 ...3.7.

3.8. Смонтировать фильтр нижних частот LC  типа согласно схеме (рис.1с) и выполнить измерения согласно п.п. 3.2…3.7.

3.9. Смонтировать по указанию преподавателя один из вариантов фильтра верхних частот (рис. 2) и снять его АЧХ и ФЧХ согласно п.п. 3.2...3.7.

3.10.Оформить результаты измерений в виде графиков АЧХ и ФЧХ.

4. Методические указания

4.1. Граничные частоты (частоты среза) фильтров RC  и RL  типов на­ходятся, соответственно, по формулам

f_c = l/(2RC),

f_c = R/2L,

где R  в омах, С  в фарадах, L  в генри.

4.2. Частотная зависимость коэффициента передачи К = U_выx/U_вх ФНЧ RC  и RL  типов имеет вид

4.3. Цепочка LC  типа (рис. 1, в) при отсутствии R, представляет собой последовательный колебательный контур, в котором при добротности Q1, резонансная частота , а характеристическое сопротивление

р = .

При подключении R, коэффициент передачи ФНЧ имеет вид:

При получим значение частоты среза f_c = l,272f₀. В этом слу­чае характеристика фильтра имеет небольшой подъём в полосе пропускания, при котором 1. Выбрав получим: Приравняв , получим частоту среза: f_с = f₀.

4.4. Цепочка, приведённая на рис. 2, с, является фильтром высоких частот.

При её частотная характеристика имеет вид

a частота среза f_c = f₀ = . Выражения, приведённые в п.п. 4.3 и 4.4, сле­дует использовать для расчёта значения R_н по заданным значениям L и С и час­тоты среза исследуемых фильтров.

5. Содержание отчёта

5.1. Отчёт должен содержать электрические схемы и значения параметров ис­следуемых цепей, результаты расчётов, указанных в задании, графики АЧХ и ФЧХ, полученные при измерениях.

5.2. Необходимо также сравнить результаты эксперимента с расчётными зна­чениями и объяснить причины расхождений.

6. Вопросы для домашней подготовки

6.1. Что представляют собой амплитудно-частотные и фазочастотные ха-­ рактеристики электрической цепи?

6.2. Какой фильтр обладает более высокой крутизной АЧХ на границе и за пределами полосы пропускания: RC  , RL  или LC  типа?

6.3. С какой целью используют ФНЧ или ФВЧ?

6.4. Какие другие типы фильтров вам известны?

Литература

1. Манаев Е.И.. Основы радиоэлектроники. М: «Радио и связь», 1985.

2. Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. М.: «Высшая школа», 1988.

3. Нефёдов В.И. Основы радиоэлектроники. М.: «Высшая школа», 2000.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ И ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ КОНТУРОВ.