Лабораторная работа №6 исследование и построение экспериментальных зависимостей (ачх и фчх) опыт : Исследование ачх и фчх интегрирующей rc-цепи.
Подготовка и проведение эксперимента .
1 Этап. Задача эксперимента :
1.1 Ознакомиться с методикой проведения совместных измерений.
1.2 Освоить экспериментальные методы исследования амплитудно-частотных (АЧХ), фазо-частотных (ФЧХ) характеристик интегрирующей RC цепочки.
1.3 Изучить методы аппроксимации экспериментально полученных зависимостей:
yi = f(xi).
1.4 Освоить методы построения графиков экспериментальных зависимостей и нанесения допусков на экспериментальные точки .
1.5 Ознакомиться с порядком работы с приборами при исследовании АЧХ и ФЧХ электрических цепей.
2 Этап. Планирование эксперимента :
2.1 Выбор метода измерения.
В лабораторной работе используется совместный метод измерения, являющийся частным случаем косвенных измерений.
Совместные измерения—производимые
одновременно измерения двух или
нескольких неодноименных величин для
установления зависимости между ними.
Примером совместных измерений является
эксперимент по снятию амплитудно—частотной
характеристики четырехполюсника, когда
одновременно проводятся измерения
частоты и коэффициента передачи.
2.2 Методические указания.
Амплитудно-частотной характеристикой
называется зависимость модуля коэффициента
передачи электрической цепи от частоты:
;
Фазо-частотная характеристика – зависимость сдвига фазы синусоидального сигнала на выходе цепочки от частоты сигнала.
При исследовании АЧХ и ФЧХ интегрирующей RC-цепи используются известные из теории электрических цепей соотношения :
АЧХ: | K|=
=
;
(1)
ФЧХ: 
=
;
(2)
Граничной частотой АЧХ называется
частота, при которой коэффициент передачи
электрической цепи уменьшается в
раза (-3дб).
Граничная частота АЧХ: 
=
(3)
2.3 Используя результаты прямых
измерений R и C и подставляя полученные
действительные значения параметров в
эти формулы, рассчитайте коэффициенты
передачи и сдвиг фазы в заданных частотных
точках (Таблица 1, Л.1). Рассчитайте
значение граничной частоты
.
Постройте график функции K(f) .
Постройте график функции
(
).
3 Этап. Проведение эксперимента.
С помощью приборов В7-35 и АРРА-207 измерьте
и
;
примите результаты измерения за
действительные значения сопротивления
и емкости.
Исследование АЧХ
Схема опыта
Рис.1
Установите действующее значение напряжения на выходе генератора (входе схемы) равным Uвх = 1 В (по вольтметру В7-35).
Изменяя частоту генератора, добейтесь
уровня выходного напряжения Uвых = 0,707.
Полученная частота будет реальной
граничной частотой исследуемой RC-цепи:
Измерьте в указанных частотных точках напряжение на выходе схемы.
При снятии АЧХ RC-цепи в указанных частотных точках контролируйте равенство Uвх = 1 В. Значение выходного напряжения Uвых записывайте в Таблицу 2 (Л.1) в соответствии с рекомендациями (все четыре разряда). Это необходимо для расчета погрешности δк коэффициента передачи К, в формулу которого входят δv1 и δv2.
Исследование ФЧХ:
Для снятия ФЧХ в заданных частотных точках используются входы Y1 и Y2 осциллографа (для одновременной фиксации осциллограмм со входа и выхода схемы) – рис 2.
Р
ис.2
Измерение сдвига фазы между двумя сигналами одной частоты производится при двухканальном режиме осциллографа:
Рис.3
а) Установите переключатель VERT MODE на DUAL, и при помощи регулятора ↨ POSITION установите обе линии развертки в центр экрана. Для низкочастотных сигналов вытяните регулятор HOLDOFF для включения режима прерывистой развертки;
б) Установите переключатель VOLTS/DIV обоих каналов и уровни сигналов так, чтобы осциллограммы обоих сигналов занимали по вертикали 4 деления ;
в) Подайте входной
сигнал
на вход канала 1 , а выходной сигнал
– на вход канала 2;
г) Измерьте период опорного сигнала Т (рис.3) в делениях шкалы ;
д) Измерьте разность по горизонтали между соответствующими точками сигналов Т (в делениях шкалы);
е) Фазовый сдвиг вычислите по формуле : ;
ж) Проведите измерения во всех указанных в Таблице 3 (Л.1) частотных точках.