Лабораторная работа №3 «Исследование связанных контуров»

1.Цель работы

Целью работы является экспериментальное исследование связанных колебательных контуров.

2.Задание для самостоятельной работы

2.1. По конспекту лекций и одному из учебников следует ознакомиться с основами теории связанных колебательных контуров.

2.2. Перечертить на отдельных листах схемы исследования (рис. 5.1 и 5.2).

Рис.5.1 - Схема связанных колебательных контуров.

2.3. Подготовьте в лабораторной тетради табл. 6.1, в которую будут занесены результаты измерений и расчетов

Рис. 5.2 - Схема связанных колебательных контуров.

2.4. По заданным значениям С₁=С₂=25 нФ и L₁=L₂=45 мГн рассчитайте одинаковые резонансные частоты магнитно-связанных колебательных контуров по следующим формулам:

[рад/с] [Гц]. (2.15)

Занесите расчетные значения резонансной частоты в заголовок табл. 3

Таблица 3

Исследование характеристик магнито-связанных колебательных контуров

U=0.8B, f_{0 РАСЧ.}=__кГц, f_{0 ИЗМЕР.}=__кГц, Q₁=__, Q₂=__, d₁=__, d₂=__, k_KP=__.

f, кГц	U2, В	|K|	A=20lg(KMM/|K|), дБ	ФЧХ, градус

3.Методическое указание по проведению работы

3.1. Получите у преподавателя допуск к проведению данной работы.

3.2. Соберите вычерченную в тетради первую измерительную цепь (рис. 5.1). Здесь емкость С₁ и С₂ реализуются одинаковыми емкостями по 25 нФ конденсаторов С_А и С_D; индуктивности L₁ и L₂ реализуется равными индуктивностями, сопротивления R₁ и R₂ реализуются равными сопротивлениями 100 Ом резисторов R_Ш и R_A лабораторного стенда, а паразитные сопротивления r₁ и r₂ позволяют в окрестности резонансной частоты учесть потери в реальных реактивных компонентах колебательных контуров. В рассматриваемой первой измерительной схеме второй колебательный контур не замкнут, что обеспечивает в начале исследования отсутствие влияния второго контура на режим цепи.

3.3. Включите генератор стенда в режиме ГСС (синусоидальное напряжение с варьируемой частотой).

3.4. Изменяя частоту генератора в окрестности расчетного значения (п. 2.4.) собственной частоты, найдите резонансную частоту цепи ( по нулевому показанию фазометра). Зафиксируйте и запишите в лабораторную тетрадь измеренное значение резонансной частоты f₀. На этой частоте при фиксированном напряжение генератора 0.8В произведите измерения входного резонансного напряжения U_L10 на катушке индуктивности первого контура. Оцените добротность первого колебательного контура по следующей приближенной формуле:

. (2.16)

Так как контуры исследуемой цепи предполагаются одинаковыми, найденное значение позволяет оценить так же добротность второго контура

Q₁=Q₂. (2.17)

Затухания контуров и значение критической связи вычислите по следующим формулам:

и (2.18)

k_KP= (2.19)

Запишите в заголовок таблицы 3.1 измеренные и рассчитанные значения.

3.5. Замкните второй контур и перемените соединения измерительных приборов так, как показано на второй измерительной схеме (рис. 6.2). Сравните значения критической связи колебательных контуров и коэффициентов связи. Какой особенностью будет обладать АЧХ рассматриваемой связанной двухконтурной цепи? Отметьте это в лабораторной тетради.

3.6. На зафиксированной частоте f₀ произведите измерении значения U₂ выходного напряжения второго контура. Запишите в таблицу найденные значения U₂ напряжения контура и практически нулевое показание фазометра φ, измеряющего сдвиг фазы этого напряжения относительно напряжения генератора измерительной схемы (рис 5.2). Рассматриваемый сдвиг фаз является отсчетной ФЧХ исследуемой двухконтурной цепи на рассматриваемой частоте.

3.7. При фиксированном напряжении 0.8В на входе произведите измерения и занесите в таблицу для 10-12 частот значения напряжения на нагрузке U₂ и ФЧХ φ(ω). При этом 6-8 измерительных частот должны попасть в полосу пропускания на уровне 3дБ. При связи выше критической необходимо, чтобы среди измерительных частот присутствовали частоты в ближайшей окрестности обеих частот связи, на которых будут наблюдаться наибольшие максимальные значения выходного напряжения U_2MM и наибольшие максимальные значения модуля K_MM передаточной функции. Не менее двух измерительных частот должны быть меньше, чем нижняя частота связи, и не менее двух – больше, чем верхняя частота связи.

3.8. Подсчитайте и занесите в таблицу значения АЧХ |K| и ослабления А в децибелах. Для варианта измерений, когда связь контуров равна или выше критической связи, определите экспериментально найденное наибольшее максимальное значение передаточной функции K_MM.

3.9. Постройте в общих осях график АЧХ и ФЧХ. Покажите на графике граничные частоты f_B1 и f_B2 полосы пропускания на уровне 3дБ.