4- 7_Лабораторная_ТОЭ

Федеральное агентство образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра теоретических основ радиотехники.

«Резонанс в параллельном колебательном контуре»

«Теоретические основы электротехники»

Часть – 1

Автор: Б.И. Коновалов

Томск 2006

Лабораторная работа №4

Вариант №7

Выполнил студент группы

«» 2008 г.

2008

ЗАДАНИЕ НА ЛАБОРАТОРНУЮ РАБОТУ №4.

1. Рассчитать резонансную частоту f₀, и добротность Q параллельного резонансного контура.

2. Собрать схему согласно рис. 46 учебно-методического пособия и с помощью плоттера получить АЧХ (либо ЛАЧХ). Замерить резонансную частоту и определить ширину полосы пропускания.

3. Получить ФЧХ, замерить фазовый сдвиг на резонансной частоте и на нижней и верхней границах полосы пропускания.

4. Собрать схему на рис. 47 учебно-методического пособия и на резонансной частоте замерить токи ветвей. Рассчитать токи при резонансе аналитически, результаты эксперимента и расчета сравнить.

5. Уменьшить в 2 раза сопротивление резистора R₁ и выполнить пункты 1 – 4 задания.

6. Вернуть исходное значение сопротивления резистора R₁, увеличить в 2 раза емкость конденсатора и выполнить пункты 1 – 4 задания.

7. Вернуть исходное значение емкости конденсатора, увеличить в 2 раза индуктивность дросселя и выполнить пункты 1 – 4 задания.

8. Оценить зависимость ширины полосы пропускания от добротности, сделать выводы по результатам работы в целом.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №4.

Для исследования явления резонанса токов используется цепь на рис. 1

Рис. 1

Параметры элементов цепи в соответствии с индивидуальным вариантом представлены в таблице 1.

Таблица 1.

E, В	R1, Ом	R2, Ом	R3, Ом	L, мГн	C, мкФ
50	510	50	50	200	0,3

1. Рассчитаем резонансную частоту f₀, и добротность Q параллельного резонансного контура.

Для расчета резонансной частоты предварительно рассчитаем характеристическое сопротивление p, а для расчета добротности – сопротивление контура при резонансе r_p.

2. Для определения АЧХ построим схему согласно рис. 2.

Рис. 2

Избирательные свойства параллельного колебательного контура, также как и последовательного, характеризуются полосой пропускания. Граница полосы пропускания здесь соответствует увеличению тока на входе контура по сравнению с резонансным током в раз (рис.3 y ~ 0,25).

Рис. 3

Из рис. 3 видно что:

Резонансная частота f₀ = 650 Гц

Частота нижней границы полосы пропускания = 525 Гц

Частота верхней границы полосы пропускания = 813 Гц

Ширина полосы пропускания W₂-W₁ = 813-525 = 288 Гц

3. фЧХ представлена на рис. 4.

Рис. 4

Из рис. 4 видно что:

Фазовый сдвиг на резонансной частоте = -3^О

Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = -55^О

Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = 55^О

4. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКОВ ВЕТВЕЙ СОБЕРЕМ СХЕМУ СОГЛАСНО РИС. 5.

Рис. 5

Рассчитаем токи ветвей при резонансной частоте аналитически:

С учетом погрешности экспериментальные данные совпадают с расчетными.

5. Уменьшим в 2 раза сопротивление резистора R₁.

5.1. Рассчитаем резонансную частоту f₀, и добротность Q параллельного резонансного контура.

Для расчета резонансной частоты предварительно рассчитаем характеристическое сопротивление p, а для расчета добротности – сопротивление контура при резонансе r_p.

С уменьшением в 2 раза сопротивления резистора R₁, почти в 2 раза уменьшилась добротность данного контура.

5.2. Для определения АЧХ построим схему согласно рис. 6.

Рис. 6

Рис. 7

Из рис. 7 видно что:

Резонансная частота f₀ = 650 Гц

Частота нижней границы полосы пропускания = 424 Гц

Частота верхней границы полосы пропускания = 991 Гц

Ширина полосы пропускания W₂-W₁ = 991-424 = 567 Гц

Из рис. 7 видно, что при уменьшении в 2 раза сопротивления резистора, почти в 2 раза увеличилась ширина полосы пропускания.

5.3. фЧХ представлена на рис. 8.

Рис. 8

Из рис. 8 видно что:

Фазовый сдвиг на резонансной частоте = -3^О

Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = -64^О

Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = 64^О

5.4. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКОВ ВЕТВЕЙ СОБЕРЕМ СХЕМУ СОГЛАСНО РИС. 9.

Рис. 9

Рассчитаем токи ветвей при резонансной частоте аналитически:

С учетом погрешности экспериментальные данные совпадают с расчетными.

6. Вернем исходное значение сопротивления резистора R₁ и увеличим в 2 раза емкость конденсатора.

6.1. Рассчитаем резонансную частоту f₀, и добротность Q параллельного резонансного контура.

Для расчета резонансной частоты предварительно рассчитаем характеристическое сопротивление p, а для расчета добротности – сопротивление контура при резонансе r_p.

С увеличением в 2 раза емкости конденсатора, увеличилась добротность данного контура и уменьшилась резонансная частота.

6.2. Для определения АЧХ построим схему согласно рис. 10.

Рис. 10

Рис. 11

Из рис. 11 видно что:

Резонансная частота f₀ = 460 Гц

Частота нижней границы полосы пропускания = 400 Гц

Частота верхней границы полосы пропускания = 530 Гц

Ширина полосы пропускания W₂-W₁ = 530-400 = 130 Гц

Из рис. 11 видно, что при увеличении в 2 раза емкости конденсатора, почти в 2 раза уменьшилась ширина полосы пропускания.

6.3. фЧХ представлена на рис. 12.

Рис. 12

Из рис. 12 видно что:

Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 1^О

Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = -40^О

Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = 40^О

6.4. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКОВ ВЕТВЕЙ СОБЕРЕМ СХЕМУ СОГЛАСНО РИС. 13.

Рис. 13

Рассчитаем токи ветвей при резонансной частоте аналитически:

С учетом погрешности экспериментальные данные совпадают с расчетными.

7. Вернем исходное значение емкости конденсатора и увеличим в 2 раза индуктивность дросселя.

7.1. Рассчитаем резонансную частоту f₀, и добротность Q параллельного резонансного контура.

Для расчета резонансной частоты предварительно рассчитаем характеристическое сопротивление p, а для расчета добротности – сопротивление контура при резонансе r_p.

С увеличением в 2 раза индуктивности дросселя, уменьшилась добротность данного контура и резонансная частота.

7.2. Для определения АЧХ построим схему согласно рис. 14.

Рис. 14

Рис. 15

Из рис. 15 видно что:

Резонансная частота f₀ = 460 Гц

Частота нижней границы полосы пропускания = 343 Гц

Частота верхней границы полосы пропускания = 630 Гц

Ширина полосы пропускания W₂-W₁ = 630-343 = 287 Гц

Из рис. 15 видно, что при увеличении в 2 раза индуктивности дросселя, ширина полосы пропускания не изменилась.

7.3. фЧХ представлена на рис. 16.

Рис. 16

Из рис. 16 видно что:

Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 1^О

Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = -40^О

Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = 40^О

7.4. ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОКОВ ВЕТВЕЙ СОБЕРЕМ СХЕМУ СОГЛАСНО РИС. 17.

Рис. 17

Рассчитаем токи ветвей при резонансной частоте аналитически:

С учетом погрешности экспериментальные данные совпадают с расчетными.

8. Оценивая зависимость ширины полосы пропускания от добротности, по итогам проделанной работы можно сделать следующие выводы:

С уменьшением в 2 раза сопротивления резистора R₁, почти в 2 раза уменьшилась добротность данного контура, почти в 2 раза увеличилась ширина полосы пропускания.

С увеличением в 2 раза емкости конденсатора, увеличилась добротность данного контура и уменьшилась резонансная частота, почти в 2 раза уменьшилась ширина полосы пропускания.

С увеличением в 2 раза индуктивности дросселя, уменьшилась добротность данного контура и резонансная частота, ширина полосы пропускания не изменилась.

В общем можно сказать, что резонансная частота и ширина полосы пропускания напрямую зависят от добротности.