Обробка результатів

1. За результатами дослідів побудувати АЧХ і ФЧХ вхідного опору і коефіцієнта передачі напруги досліджуваних кіл, вказавши на них граничну частоту (для кожного кола окремі графіки).

2. Для одного з досліджених кіл побудувати теоретичні АЧХ і ФЧХ в одній системі координат з експериментальними.

3. Для одного з досліджених кіл побудувати годографи вхідного опору і коефіцієнта передачі – експериментальний і теоретичний.

Контрольні запитання

1. З чим пов’язана частотна залежність АЧХ і ФЧХ вхідного опору і коефіцієнта передачі напруги?

2. Приведіть приклади кіл, в яких:

2.1. Вхідні і передатні АЧХ і ФЧХ рівномірні, тобто залежність від частоти відсутня.

2.2. Вхідна АЧХ частотнозалежна, а передатна АЧХ рівномірна.

3. Подільник напруги складається в двох послідовно з’єднаних конденсаторів з параметрами R₁, C₁ і R₂, C₂. За яких умов АЧХ і ФЧХ коефіцієнта передачі напруги будуть рівномірними?

4. Доведіть, що в електричних колах з одним реактивним елементом частотні характеристики завжди монотонні.

Література

1. Гумен М.Б., Гужій А.М., Співак В.М. Основи теорії електричних кіл: Кн.2. Аналіз лінійних електричних кіл. Частотна область: Підручник. – К.: Вища шк., 2004. – 358 с. (с.113-125).

2. Попов В.П. Основы теории цепей: Учеб. Для вузов спец. «Радиотехника», - М.: Высш. шк., 1985. – 496 с. (с. 147-І57).

3. Добротворський И.Н. Лабораторный практикум по основам теории цепей: Учеб. Пособие для вузов по спец. « Радиотехника». – М.: Высш. шк., 1986. – 192 с.(с.52-63).

Лабораторна робота №5 дослідження лінійного автономного двополюсника

Мета роботи – експериментальне визначення параметрів автономного двополюсника і перевірка теореми про еквівалентне джерело.

Опис роботи

В роботі досліджується автономний двополюсник (АД), утворений каскадним з’єднанням генератора Г і чотириполюсника Ч (Рис. 16,а).

а) б)

Рисунок 16 – Еквівалентні схеми автономного двополюсника (а) і чотириполюсника (б)

Параметрами АД є напруга холостого ходу і струму короткого замикання . Відношення напруги холостого ходу до струму короткого замикання визначає внутрішній опір АД

(23)

який також є його параметром.

Для вимірювання напруги холостого ходу необхідно до розімкнутих полюсів АД підключити вольтметр і вхід 1 фазометра, а вхід 2 фазометра підключається до полюсів ( до виходу генератора Г ). Тоді , а , де і - покази вольтметра і фазометра, а - початкова фаза напруги на виході генератора при розімкнутих полюсах .

Для вимірів струму короткого замикання до вихідних полюсів АД підключається вимірювальний (еталонний) резистор з відомим опорам величиною в декілька Ом (величина опору ). Вимірявши напругу на вимірювальному опорі і її початкову фазу ( - початкова фаза напруги на виході генератора, а - покази фазометра). Можна наближено визначити струм короткого замикання

, (24)

де , тоді

. (25)

Для ідеального генератора (з нульовим внутрішнім опором) , а для реального (з ненульовим внутрішнім опором) . Різницю фаз неможливо виміряти і вона утворює неконтрольовану систематичну похибку. Ця похибка тим менше, чим менший внутрішній опір генератора порівняно з вхідними опорами чотириполюсника Ч при розімкнутих і замкнених полюсах (див. рис. 16,а).

Прийнявши , отримаємо

. (26)

Інший шлях для визначення внутрішнього опору АД надає теорема про еквівалентне джерело, згідно якої внутрішній опір АД дорівнює вхідному опору відповідного неавтономного двополюсника (НД), утвореного з автономного видаленням з останнього всіх некерованих джерел. Відповідний АД зображений на рис.16,б, де - опір рівний внутрішньому опору генератора.

Вимірявши напругу на вході НД

(27)

і струм

, (28)

можна визначити опір

, (29)

де - покази фазометра, а - напруга на вимірювальному опорі. Останній вираз визначає опір тим точніше, чим менший опір , порівняно з опором .

За теоремою про еквівалентне джерело .

Для перевірки теореми про еквівалентне джерело до полюсів АД підключається навантаження на , на якому вимірюється напруга , де - покази вольтметра, а - покази фазометра. Потім з генератора Г і НД рис.16,б утворюється еквівалентне джерело (ЕД), яке на рис.17 обведено пунктиром. На виході генератора виставляється напруга (коло рис.17 зібране), початкова фаза якої вважається рівною . Далі вимірюється напруга навантаження і її початкова фаза , де - покази фазометра. Збіжність напруг і підтверджує теорему про еквівалентне джерело.

Рисунок 17 – Електрична схема для перевірки теореми про еквівалентне джерело