3- 7_Лабораторная_ТОЭ

Федеральное агентство образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра теоретических основ радиотехники.

«Резонанс в последовательном колебательном контуре»

Лабораторная работа №3 по дисциплине

«Теоретические основы электротехники-1»

Вариант №7

Выполнил студент группы

«» 2008 г.

Проверил преподаватель

_________________Ф.И.О.

«______» _________ 2008 г.

2008

Задание на лабораторную работу №3.

1. Рассчитать резонансную частоту f₀, частоты, соответствующие границам полосы пропускания, характеристическое сопротивление p и добротность Q последовательного резонансного контура.

2. Собрать схему согласно рис. 33 учебно-методического пособия и с помощью плоттера получить АЧХ (либо ЛАЧХ). Плоттер должен быть настроен таким образом, чтобы почти во весь экран располагалась часть характеристики, соответствующая полосе пропускания. Замерить резонансную частоту и частоты, соответствующие границам полосы пропускания, определить ширину полосы пропускания.

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

4. Собрать схему согласно рис. 44 учебно-методического пособия и с помощью вольтметров замерить напряжения на конденсаторе и дросселе при частоте, равной резонансной. При этой частоте определить напряжение на реактивных элементах расчетным путем. Сравнить результаты эксперимента и расчета.

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

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

7. Вернуть исходное значение емкости конденсатора, уменьшить в 3 раза индуктивность дросселя и выполнить пункты 1 – 4 задания.

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

1. Для расчета воспользуемся схемой на рис. 1

рис. 1

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

рис. 2

рис. 3

3. Из графика АЧХ и ФЧХ (рис. 3) видно:

Резонансная частота f₀ = 3,57 кГц

Частота нижней границы полосы пропускания = 1,25 кГц

Частота верхней границы полосы пропускания = 10,21 кГц

Ширина полосы пропускания W₂-W₁ = 10,21-1,25 = 8,96 кГц

Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 0,315^О

Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = 45,53^О

Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = -45,56^О

4. Соберем схему согласно рис. 4 и замерим напряжение на реактивных элементах:

рис. 4

При этой же частоте определим напряжение на реактивных элементах расчетным путем:

При сравнении расчетные данные совпадают с экспериментальными измерениями с учетом погрешности.

5. Уменьшим в 2 раза сопротивление резистора:

5.1 Произведем расчет:

5.2 Построим АЧХ и ФЧХ:

рис. 5

5.3. Из графика АЧХ и ФЧХ (рис. 5) видно:

Резонансная частота f₀ = 3,57 кГц

Частота нижней границы полосы пропускания = 1,98 кГц

Частота верхней границы полосы пропускания = 6,56 кГц

Ширина полосы пропускания W₂-W₁ = 6,56-1,98 = 4,58 кГц

Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 0,633^О

Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = 45,17^О

Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = -45,31^О

Из рис. 5 видно, что при уменьшении в 2 раза сопротивления резистора, почти в 2 раза уменьшилась ширина полосы пропускания.

5.4. Замерим напряжение на реактивных элементах:

рис. 6

Определим напряжение на реактивных элементах расчетным путем:

При сравнении расчетные данные совпадают с экспериментальными измерениями с учетом погрешности.

6. Вернем исходное значение сопротивления резистора, уменьшим в 2 раза емкость конденсатора:

6.1 Произведем расчет:

6.2 Построим АЧХ и ФЧХ:

рис. 7

6.3. Из графика АЧХ и ФЧХ (рис. 7) видно:

Резонансная частота f₀ = 5,05 кГц

Частота нижней границы полосы пропускания = 2,29 кГц

Частота верхней границы полосы пропускания = 11,36 кГц

Ширина полосы пропускания W₂-W₁ = 11,36-2,29 = 9,07 кГц

Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 0,422^О

Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = 45,07^О

Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = -45,42^О

Из рис. 7 видно, что при уменьшении в 2 раза емкости конденсатора, в раз увеличилась резонансная частота, а ширина полосы пропускания (по сравнению с исходными данными) практически не изменилась.

6.4. Замерим напряжение на реактивных элементах:

рис. 8

Определим напряжение на реактивных элементах расчетным путем:

При сравнении расчетные данные совпадают с экспериментальными измерениями с учетом погрешности.

7. Вернем исходное значение емкости конденсатора, уменьшим в 3 раза индуктивность дросселя:

7.1 Произведем расчет:

7.2 Построим АЧХ и ФЧХ:

рис. 9

7.3. Из графика АЧХ и ФЧХ (рис. 9) видно:

Резонансная частота f₀ = 6,28 кГц

Частота нижней границы полосы пропускания = 1,35 кГц

Частота верхней границы полосы пропускания = 28,53 кГц

Ширина полосы пропускания W₂-W₁ = 28,53-1,35 = 27,18 кГц

Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 0,111^О

Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = 45,6^О

Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = -44,88^О

Из рис. 9 видно, что при уменьшении в 3 раза индуктивности дросселя, в 3 раза увеличилась ширина полосы пропускания (по сравнению с исходными данными), а резонансная частота увеличилась в раз.

7.4. Замерим напряжение на реактивных элементах:

рис. 10

Определим напряжение на реактивных элементах расчетным путем:

При сравнении расчетные данные совпадают с экспериментальными измерениями с учетом погрешности.

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

- при уменьшении в 2 раза сопротивления резистора, почти в 2 раза уменьшилась ширина полосы пропускания.

- при уменьшении в 2 раза емкости конденсатора, в раз увеличилась резонансная частота, а ширина полосы пропускания практически не изменилась.

- при уменьшении в 3 раза индуктивности дросселя, в 3 раза увеличилась ширина полосы пропускания, а резонансная частота увеличилась в раз.

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