2. Задания на теоретические расчеты

Зарисовать в отчет схему исследуемой цепи согласно варианту, указанному преподавателем.

ЗАДАНИЕ 1. Определить для своего варианта аналитические выражения входных и передаточных комплексных частотных характеристик.

2. Рассчитать постоянную времени цепи. По постоянной времени рассчитать граничную частоту полосы пропускания цепи.

Таблица 2.1.

Вариант	1.	2.	3.	4.
Схема цепи	Рис.1.2а	Рис.1.2б	Рис.1.2в	Рис.1.2г
элементы: Вариант 1. Вариант 2.	R=2,2кОм, С=0,1мкФ R=10кОм, С=0,1мкФ	R=2,2кОм, С=0,1мкФ R=10кОм, С=0,1мкФ	R=2,2кОм, L=0,1мГ R=10кОм, L=0,1мГ	R=2,2кОм, L=0,1мГ R=10кОм, L=0,1мГ

Задание 3. Для своего варианта построить графики входных и передаточных АЧХ и ФЧХ. По графикам передаточной АЧХ определить граничную частоту и сравнить ее с граничной частотой полученной по расчету.

Задание 4. Нарисовать схемы замещения цепи, когда ω → ∞ и ω → 0. Рассчитать по схемам значения входных и передаточных АЧХ и ФЧХ на этих частотах.

3. Описание лабораторного стенда

Комплект приборов для выполнения лабораторной работы состоит из:

- лабораторного стенда; - функционального генератора сигналов GFG-8215А; - осциллографа GOS-630FC; мультиметра В7-58/2; - источника питания лабораторного стенда с напряжениями +15В; -15В; +5В ( источник для всех стендов общий).

Лабораторный стенд, на основном поле передней панели (рис.3.1) содержит наборное поле, на котором из дискретных элементов собираются исследуемые цепи.

Рис.3.1. Передняя панель лабораторного стенда к работе № 401-4.

4. Задания на экспериментальные исследования

ЗАДАНИЕ 1. Исследовать передаточные (K_u(), φ_к(ω)) частотные характеристики в зависимости от параметров элементов схемы.

1.1. Измерить АЧХ коэффициента передачи цепи K_u()=U_2m/U_1m при различных параметрах элементов схемы.

1. Согласно номеру варианта, на передней панели стенда собрать исследуемую схему с параметрами элементов по варианту 1 и подключить ее к измерительным приборам, как показано на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема подключения измерительных приборов и стенда (задание 1).

2. Генератор установить в режим гармонических колебаний с действующим значением напряжения U1=1В (контролировать мультиметром-В7-58, подключив его ко входу U1)

В осциллографе установить режим усилителя – «двойн», режим запуска синхронизации – «авто», источник «кан 1» и добиться устойчивого изображения, удобного для измерения амплитудных параметров сигналов по каналам. Осциллограф предназначен для контроля за постоянством амплитуды входного сигнала (U₁=1B) при изменении частоты.

3. Изменяя частоту сигнала в диапазоне 0,2 – 20кГц, с помощью мультиметра, подключив его к выходу цепи, произвести измерения действующего значения выходного напряжения на частотах указанных в табл. 4.1.

4. Рассчитать и занести в табл. 4.1 значения коэффициентов передачи цепи по напряжению для каждой частоты: K_u()=U_2m/U_1m= U₂/U₁, где U₂ и U₁ - действующие значения выходного и входного напряжений. Поскольку U₁=1В, то выходное напряжение в [В] числено равно коэффициенту передачи, U₂[B]=К.

5. Повторить задание 1.2, собрав исследуемую схему с параметрами элементов по варианту 2.

6. Построить графики обоих вариантов в одной системе координат. Определить по графикам граничные частоты и сравнить их с расчетом. Рассчитать постоянную времени.

Т аблица 4.1.

Вари-ант	f(Гц) lg(f)	20 1.3	50 1.7	100 2	200 2.3	500 2.7	103 3	2×103 3.3	5×103 3.7	104 4	2·104 4.3
1	U2=К
	φк
2	U2=К
	φк

1.2. Измерить передаточную фазочастотную характеристику φ_к(ω)=φ₂-φ₁.

1. Согласно номеру варианта, на передней панели стенда собрать исследуемую схему с параметрами по варианту 1 и подключить ее к измерительным приборам, как показано на рис. 4.1

2. Генератор установить в режим формирования гармонических колебаний с действующим значением напряжения 1В, контролируя его вольтметром.

В осциллографе установить режим усилителя – «двойн», режим запуска синхронизации – «авто», источник «кан 1» и добиться устойчивого изображения удобного для измерения временных параметров сигналов по каналам.

3. Изменяя частоту сигнала в диапазоне 0,2 – 20кГц, с помощью осциллографа произвести измерения периода Т и временного сдвига Т_φ между выходным и входным сигналами на частотах указанных в табл. 4.1.

Для ускорения измерений период и временной сдвиг рекомендуется измерять в делениях сетки нанесенной на экране осциллографа.

4.Рассчитать фазовый сдвиг по формуле

и занесите результаты измерений в табл. 4.1.

5. Построить график передаточной ФЧХ φ(f). Определите по графику граничную частоту полосы пропускания.

ЗАДАНИЕ 2. Исследовать входные (Z_вх(ω) и φ_Z(ω)) частотные характеристики цепи при различных параметрах элементов.

2.1 Измерить АЧХ входного сопротивления цепи: Z_вх(ω)= U_1m/I_1m.

1. Согласно номеру варианта, на передней панели стенда собрать исследуемую схему с параметрами элементов по варианту 1 и подключить ее к измерительным приборам, как показано на рис. 4.2..

Рис.4.2. Схема соединений при измерении входных частотных характеристик.

2. Генератор установить в режим формирования гармонических колебаний с действующим значением напряжения 1В в узле 1.

Если амперметр отсутствует то напряжение контролировать вольтметром В7-58/2, для этого В7-58/2 установить в режим измерения напряжения и подключить его в узел 1, а затем вернуть в режим измерения переменного тока, как показано на рис.4.2.

В осциллографе установить режим усилителя – «двойн», режим запуска синхронизации – «авто», источник «кан.1» и добиться устойчивого изображения, удобного для измерения амплитудных параметров сигнал по каналу 1. Осциллограф использовать для контроля за постоянством амплитуды напряжения по кан.1 при изменении частоты входного сигнала.

3. Изменяя частоту сигнала в диапазоне 0,2 – 20кГц, с помощью амперметра, произвести измерения действующего значения тока I1 на частотах указанных в табл. 4.2. Результаты измерений тока занести в табл. 4.2. Рас считать сопротивления (Z= U1/ I1 ) цепи на каждой из частот и занести в табл. 4.2.

Т аблица 4.2.

Вари-ант	f(Гц) lg(f)	20 1.3	50 1.7	100 2	200 2.3	500 2.7	103 3	2×103 3.3	5×103 3.7	104 4	2·104 4.3
1	I
	Z
	φz
2	U1=Z
	φz

4. Повторить задание 2.1, собрав исследуемую схему с параметрами элементов по варианту 2.

2.2. Измерить входную фазочастотную характеристики: φ_z(ω)=φ_u1-φ_I1.

1. Согласно номеру варианта, на передней панели стенда собрать исследуемую схему с параметрами элементов по варианту 1 и подключить ее к измерительным приборам, как показано на рис. 4.2.

2. Генератор установить в режим формирования гармонических колебаний с действующим значением напряжения 1В, контролируя его вольтметром.

В осциллографе установить режим усилителя – «двойн», режим запуска синхронизации – «авто», источник «кан 1» и добиться устойчивого изображения удобного для измерения временных параметров сигналов по обоим каналам.

3. Изменяя частоту сигнала в диапазоне 0,2 – 20кГц, с помощью осциллографа произвести измерения периода Т и временного сдвига Т_φ между входным напряжением и входным током на частотах указанных в табл. 4.2. Для ускорения измерений период и временной сдвиг рекомендуется измерять в делениях сетки нанесенной на экране осциллографа.

4. Рассчитать фазовый сдвиг по формуле

и занесите результаты измерений в табл. 4.2.

5. Построить график передаточной ФЧХ φ(f). Определите по графику граничную частоту полосы пропускания.