3.2. Практическая часть
1. Выберите по два конденсатора и резистора (по возможности разных номиналов) и определите номиналы их значений с помощью платформы NI ELVIS II.
Рассчитайте и постройте графики АЧХ четырехполюсников согласно вашему варианту.
1. ФНЧ Баттерворта 5-го порядка
№ набора |
fc, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
100 |
20000 |
7,5 |
0,68 |
100 |
2,2 |
100 |
0,68 |
2. ФНЧ Чебышева 5-го порядка
№ набора |
fc, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
13 |
10000 |
11 |
2,2 |
220 |
3,3 |
220 |
2,2 |
3. ФНЧ Гаусса 5-го порядка
№ набора |
fc, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
11 |
10000 |
11 |
2,2 |
220 |
1 |
100 |
0,22 |
4. ФНЧ Кауэра 5-го порядка
№ набора |
fc, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C01, мкФ |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C02, мкФ |
C3, мкФ |
15 |
20000 |
15 |
0,47 |
150 |
0,033 |
0,68 |
150 |
0,1 |
0,47 |
5. ФВЧ Баттерворта 5-го порядка
№ набора |
fc, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
330 |
20000 |
8,2 |
1,5 |
47 |
0,47 |
47 |
1,5 |
6. ФВЧ Чебышева 5-го порядка
№ набора |
fc, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
7,5 |
40000 |
15 |
0,15 |
47 |
0,1 |
47 |
0,15 |
7. ФВЧ Гаусса 5-го порядка
№ набора |
fc, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
20 |
8000 |
8,2 |
1 |
150 |
2,2 |
330 |
10 |
8. ФВЧ Кауэра 5-го порядка
№ набора |
fc, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C01, мкФ |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C02, мкФ |
C3, мкФ |
51 |
20000 |
51 |
0,15 |
330 |
2,2 |
0,1 |
330 |
1 |
0,22 |
9. ПФ Баттерворта 3-го порядка
№ набора |
fcнижн, Гц |
fcверх, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
L3, мкГн |
33 |
10000 |
80000 |
11 |
0,22 |
150 |
0,68 |
47 |
0,22 |
150 |
10. ПФ Чебышева 3-го порядка
№ набора |
fcнижн, Гц |
fcверх, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
L3, мкГн |
47 |
20000 |
80000 |
11 |
0,33 |
47 |
0,47 |
33 |
0,33 |
47 |
№ набора |
fcнижн, Гц |
fcверх, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2, мкФ |
L2, мкГн |
C3, мкФ |
L3, мкГн |
22 |
20000 |
80000 |
8,2 |
0,68 |
22 |
0,68 |
22 |
0,1 |
150 |
11. ПФ Гаусса 3-го порядка
№ набора |
fcнижн, Гц |
fcверх, Гц |
R = Rн, Ом |
C1, мкФ |
L1, мкГн |
C2A, мкФ |
L2A, мкГн |
C2B, мкФ |
L2B, мкГн |
C3, мкФ |
L3, мкГн |
8,2 |
30000 |
50000 |
11 |
0,47 |
33 |
0,015 |
1 |
0,22 |
22 |
0,47 |
33 |
12. ПФ Кауэра 3-го порядка
№ вар |
№ набора |
Тип |
R = Rн, Ом |
fc (fн/fв), Гц |
C1, мкФ |
L2 (L2A|L2B), мкГн |
C3, мкФ |
L4, мкГн |
C5, мкФ |
С02 (C02A|C02B), мкФ |
С04, мкФ |
L01, мкГн |
L03, мкГн |
||
1 |
100 |
ФНЧ Баттерворта-5 |
7,5 |
20000 |
0,68 |
100 |
2,2 |
100 |
0,68 |
- |
- |
- |
- |
||
2 |
13 |
ФНЧ Чебышева-5 |
11 |
10000 |
2,2 |
220 |
3,3 |
220 |
2,2 |
- |
- |
- |
- |
||
3 |
11 |
ФНЧ Гаусса-5 |
11 |
10000 |
2,2 |
220 |
1 |
100 |
0,22 |
- |
- |
- |
- |
||
4 |
15 |
ФНЧ Кауэра-5 |
15 |
20000 |
0,47 |
150 |
0,68 |
150 |
0,47 |
0,033 |
0,100 |
- |
- |
||
5 |
330 |
ФВЧ Баттерворта-5 |
8,2 |
20000 |
1,5 |
47 |
0,47 |
47 |
1,5 |
- |
- |
- |
- |
||
6 |
7,5 |
ФВЧ Чебышева-5 |
15 |
40000 |
0,15 |
47 |
0,1 |
47 |
0,15 |
- |
- |
- |
- |
||
7 |
20 |
ФВЧ Гаусса-5 |
8,2 |
8000 |
1 |
150 |
2,2 |
330 |
10 |
- |
- |
- |
- |
||
8 |
51 |
ФВЧ Кауэра-5 |
51 |
20000 |
0,15 |
330 |
0,1 |
330 |
0,22 |
2,20 |
1,00 |
- |
- |
||
9 |
33 |
ПФ Баттерворта-3 |
11 |
10000/80000 |
0,22 |
47 |
0,22 |
- |
- |
0,68 |
- |
150 |
150 |
||
10 |
47 |
ПФ Чебышева-3 |
11 |
20000/80000 |
0,33 |
33 |
0,33 |
- |
- |
0,47 |
- |
47 |
47 |
||
11 |
22 |
ПФ Гаусса-3 |
8,2 |
20000/80000 |
0,68 |
22 |
0,1 |
- |
- |
0,68 |
- |
22 |
150 |
||
12 |
8,2 |
ПФ Кауэра-3 |
11 |
30000/50000 |
0,47 |
1,00 |
22,00 |
0,47 |
- |
- |
0,015 |
0,22 |
- |
33 |
33 |
2. Разработка ВП для измерения АЧХ четырехполюсника в полуавтоматическом режиме.
2.1. Запустите LabVIEW и создайте новую программу.
Установите на лицевой панели (Front Panel) следующие элементы:
Numeric Control палитры Modern→Numeric панели элементов Control – это будет поле для ввода частоты генерируемого сигнала,
Два массива Array (Частоты и Значения КП) из палитры Modern→Array, Matrix & Claster панели элементов Control – для хранения значений частоты и соответствующего ей коэффициента передачи;
Графический индикатор Ex XY Graph из палитры Graph панели элементов Control – для построения графика АЧХ;
Две копки OK Button и Stop Button из палитры Modern→Boolean панели элементов Control.
Оформите лицевую панель согласно приведенному рисунку.
2.2. Переключитесь на окно Блок диаграммы (Block Diagram) и установите структуру While Loop из палитры Programming→Structures панели Functions – это будет основной цикл программы. Подключите к терминалу условия продолжения/остановки цикла кнопу Выход
2.3. Внутри цикла While Loop установите структуру Case Structure и подсоедините к его селектору (терминал зеленого цвета) кнопку Выполнить измерение.
2.4. Установите элемент NI ELVISmx Function Generator из палитры Measurement I/O→NI ELVISmx. Подключите к контакту Frequency (Hz) элемент Numeric Control Частота; к контакту Amplitude (Vpp) – константу со значением 5; к контакту Stop – кнопку Выход. Таким образом, генератор будет генерировать синусоиду (это тип сигнала по умолчанию) с амплитудой 5В и частотой указанной в поле Numeric Control Частота до тех пор пока не будет нажата кнопка Выход
2.5. Внутрь Case Structure установите структуру Flat Sequence c 2-мя фреймами.
Внутрь первого фрейма установите элемент NI ELVISmx Oscilloscope. Вызовите контекстное меню на контакте Horizontal выберите Create→Constant отсоедините появившийся кластер-константу от этого контакта. Установите рядом элемент Bundle By Name из палитры Programming→Cluster, Class, &Variant и подсоедините к его верхнему контакту, созданную ранее кластер-константу. Выполните соединение выхода элемента Bundle By Name с контактом Horizontal элемента NI ELVISmx Oscilloscope.
Элемент NI ELVISmx Oscilloscope – по сути является аналого-цифровым преобразователем, основными параметрами которого являются: Частота дискретизации сигнала (Sample Rate (Hz)) и Размер буфера (Record Length) – это размер массива, который будет формироваться при каждом обращении к этому элементу на контакте Cannel 0/1 Out.
Подсоедините к контакту Sample Rate (Hz) значение Частота умноженное на 10 – это означает, что частота дискретизации сигнала будет в 10 раз превышать частоту генерируемой синусоиды.
К контакту Record Length – подсоедините константу 100, т.е. АЦП каждый раз будет выдавать массив по 100 отсчетов или по 10 периодов оцифрованного гармонического колебания.
Во-второй фрейм установите элемент Array Max & Min из палитры Programming→Array и подсоединение к его входу выход Cannel 0 Out элемента NI ELVISmx Oscilloscope. Этот элемент необходим для поиска максимума и минимума в массиве данных (оцифрованном сигнале).
Далее выполните соединение согласно рисунку:
Таким способом определяется амплитуда сигнала:
.
На выходе данного фрагмента кода будет формироваться значение коэффициента передачи при заданной частоте сигнала.
2.6. Далее требуется выполнить накопление данных Частоты и Значения КП в соответствующие одномерные массивы. Это реализуется с помощью элементов Initialize Array, Array Size, Insert Into Array и сдвиговых регистров. На основе этих массивов строится график АЧХ – элемент EX XY Graph.
2.7. Соберите на макетной плате RC цепь согласно вашему варианту и выполните следующие соединения:
FGEN → вход RC цепи;
BNC1+ и BNC1- → выход RC цепи;
Ground – земля;
BNC1 → SCOPE CH0.
2.8. Выполните построение АЧХ, задавая значения частоты генератора от 100 Гц до 1000 Гц с шагом 100Гц, далее от 1000 Гц до 10000 Гц с шагом 1000Гц, далее от 10000 Гц до 100000 Гц с шагом 10000 Гц, и от 100000 Гц до 2000000 Гц с шагом 100000Гц.