Подготовка к работе и порядок выполнения

1. В домашней подготовке к работе необходимо изучить тему «Электри-ческие частотные фильтры». Пользуясь конструктивными параметрами своего варианта фильтра рассчитать величины ρ, fср, ωср, а также построить гра-фики рабочих характеристик а(ω), b(ω), Zс (ω) фильтра (см. пример выше).

2. Пользуясь конструктивными параметрами фильтра, указанными в варианте, собрать исследуемую схему фильтра. Сопротивление согласованной нагрузки Rнг.согл принять равным волновому сопротивлению на основной пропускаемой фильтром частоте. Для НЧФ это будет Zc (50Гц), для ВЧФ - Zc (150Гц). Установить Rнг.согл с помощью переменного резистора R₄.

3. Собрать схему с источником несинусоидального напряжения. Регули-

руя подаваемое напряжение, добиться на осциллографе кривой входного не-синусоидального напряжения uнеsin c параметрами, близкими к изображённым на рисунке. Измерить действующее значение напряжения: Uнеsin ≈ 5.7В.

Разложение такого напряжения в ряд Фурье даёт следующее выражение:

uнеsin = 7.6 sin(314t + 10⁰) + 2.54 sin(3ωt - 150⁰) + 0.75 sin(5ωt + 42⁰) В (*)

Это напряжение следует принять в качестве базового для всех вариантов.

4. Напряжение uнеsin подать на вход фильтра. Измерить действующие значения напряжений фильтра Uвх и Uвых и убедиться, они близки: у НЧ-фильтра - к действующему значению напряжения первой гармоники U⁽¹⁾вх, у ВЧ- фильтра - к действующему значению напряжения третьей гармоники U⁽³⁾вх.

4а. С экрана осциллографа (с указанием масштабов m_u, m_t,) снять кривые напряжений фильтра uвх и uвых(t) для домашнего анализа.

5. При оформлении отчёта, пользуясь выражением напряжения (*), рассчитать и построить кривую выходного напряжения uвых(t), сравнив её с эк-спериментально снятой осциллограммой.

Сделать выводы по работе.

Вопросы и задания по лабораторной работе

1. Дайте определение частотного электрического фильтра и укажите основные характеристики фильтра.

2. Каким образом по схеме LС-фильтра определить, является ли фильтр низкочас-тотным или высокочастотным?

3. Почему на практике нельзя осуществить согласование фильтра с нагрузкой по всей полосе пропускания фильтра?

4. По определению коэффициент затухания а = ½ ℓn S₁/S₂, т.е. характеризует затухание сигнала по мощности. Полагая напряжение U₁ = 10В, а = 10 дБ, определите напряжение на выходе фильтра при согласованной нагрузке.

5. В лаборатории для экспериментов выданы две индуктивнос­ти по 20 мГн и два конденсатора по 2 мкФ. Сколько П и Т-схем фильтров можно составить из этих эле-мен­тов? Нарисуйте эти схемы. Ответ № 4.1 в конспекте лекций.

6. Для НЧ- фильтра по Т-схеме, имеющего две индуктивности по 20 мГн и два конденсатора по 2мкФ, определите параметры f₀, ω₀, ρ, Zнг.согл. и приведите ти-повой вид его рабочих характеристик. Ответ № 4.9 в конспекте лекций.

7. Для НЧ-фильтра по Т-схеме известно: f₀ =1125.4 Гц, на частоте f₁ = 2 f₀ сопро-тивление Zнг.согл = +j245 Ом. Определить конструктивные параметры L и С филь-тра, найти коэффициент затухания а(f₁) и коэффициент фазы b(f₁). Ответ № 4.7.

8. Составьте П-схему ВЧФ с частотой среза f₀ = 397.9 Гц, если имеются две индуктивности по 20 мГн и два конденсатора по 2 мкФ. Определите Zс_П(ω) сопротив-ление фильтра на частотах 0 и ∞ . Ответ № 4.6 в конспекте лекций.

9. Сигнал uвх=10sin(314t)+3.6sin (942t - 60⁰) В подаётся на вход НЧ - фильтра, с частотой среза f₀ = 100 Гц. К согласованной нагрузке на выходе фильтра подключён вольтметр электромагнитной системы. Запишите выражение выходного напря-жения uвых(t) и найдите показание вольтметра Uv.

10. Сигнал uвх=10sin(314t)+3.6sin (942t - 60⁰) В подаётся на вход ВЧ - фильтра, с частотой среза f₀ = 100 Гц. К согласованной нагрузке на выходе фильтра подключён электромагнитный вольтметр. Запишите выражение uвых(t) и найдите Uv.

--------------------------- ♦ ♦ ♦ -----------------------------

ЛИТЕРАТУРА

1. Атабеков Г.И. ТОЭ. Линейные электрические цепи. -М. Энергия, 1979.

2. Бессонов Л.А. ТОЭ. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. - М.: Высшая школа, 1984. – 525с.

3. В.Х. Антамонов. Конспект лекций и примеры расчёта по теории электрических цепей и сигналов - 2012г. Электронный вариант.

4. Методические указания по выполнению расчётно-лабораторных работ по теоретической электротехнике. ч.1. - Дон НТУ, 2002. – 72с. (МУ-648).

5. Методические указания по выполнению расчётно-лабораторных работ по теоретической электротехнике. ч.2. - Дон НТУ, 1988. – 63с. (МУ-142а).

6. Методические указания и домашние задания для выполнения домашних заданий по теоретической электротехнике. - Донецк: Дон НТУ, 2010. – 96с. (МУ-126). Зачем?

------------------------- ♦ --------------------------

СОДЕРЖАНИЕ

Общие сведения о стенде УИЛС-2 …………………………… 3

Образец титульного листа отчёта о лабораторной работе ….. 6