ЛР1 Исследование простейших электрических цепей

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности

Отделение электронной инженерии

12.03.04 «Биотехнические системы и технологии»

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

по дисциплине

Электроника 1.2

Исследование простейших электрических цепей

Выполнил:

Студент группы

Проверил:

Канд. тех. наук,

доцент ОЭИ ИШНКБ _________________ В.В. Гребенников

Томск - 2020

Цель работы

Знакомство со средой Multisim. Исследование свойств простейших RC-цепей, широко использующихся в электронике при прохождении гармонических сигналов.

Предварительное задание

Коэффициент деления резистивного делителя:

К_{дел.расч} = = 0,7

Граничная частота для ФНЧ, ФВЧ:

Гц

Граничная частота для полосового фильтра

кГц

Программа работы

Исследование резистивного делителя напряжения без нагрузки и с нагрузкой, исследование простейших RC-цепей

1.Исследование резистивного делителя напряжения

1. Исследование резистивного делителя напряжения без нагрузки

Рис.1.1.1. Схема резистивного делителя без нагрузки

I_вх=702 мкА; U_вх=12В; U_вых=8,42В.

К_{дел.эксп.}= =

Экспериментальный коэффициент деления соответствует теоретическому, что говорит о правильности расчетов, погрешность не более ±10%.

Расчетная мощность на резисторах соответствует экспериментальным значениям, что говорит о правильности расчетов.

2. Исследование резистивного делителя напряжения с нагрузкой

Рис.1.2.1. Схема резистивного делителя с нагрузкой

I_вх=702 мкА; U_вх=12В; U_вых=8,18В.

К_{дел.эксп.}= =

Сравнив коэффициент деления без нагрузки с коэффициентом с нагрузкой, можно сделать вывод, что нагрузка приводит к уменьшению коэффициента. Т.к. выходное напряжение уменьшается.

3. Построение осциллограммы резистивного делителя с нагрузкой

К_{дел.эксп.}= =

Из снятой осциллограммы можно сделать вывод, что период входного и выходного напряжения совпадают. Т≈1мс

Также на осциллограмме видно, что U_{m вх}≈12В, U_{m вых}≈18,18В

2. Исследование простейших RC-цепей

2.1. Исследование фильтра низких частот

Рис.2.1.1. Схема фильтра низких частот

f_гр=15707 Гц

Рис.2.1.2. Входное и выходное напряжение сигнала

К_U= =

Повторение расчетов для 0,5f_гр= 7853,5 Гц

Рис.2.1.3. Входное и выходное напряжение сигнала на 0,5f_гр

К_U.= =

Повторение расчетов для 1,5f_гр= 23560,5 Гц

Рис.2.1.4. Входное и выходное напряжение сигнала на 1,5f_гр

К_U= =

2.2. Снятие АЧХ и ФЧХ фильтра низких частот

Рис.2.2.1. АЧХ

Рис.2.2.2. ФЧХ

Фильтр пропускает частоты от 0 до 70 кГц

2.3. Исследование фильтра высоких частот

f_гр=15707 Гц

Рис.2.1.1. Схема фильтра высоких частот

Рис.2.1.2. Входное и выходное напряжение сигнала

К_U.= =

Повторение расчетов для 0,5f_гр= 7853,5 Гц

Рис.2.1.3. Входное и выходное напряжение сигнала на 0,5f_гр

К_U.= =

Повторение расчетов для 1,5f_гр= 23560,5 Гц

Рис.2.1.4. Входное и выходное напряжение сигнала на 1,5f_гр

К_U.= =

2.2. Снятие АЧХ и ФЧХ фильтра высоких частот

Рис.2.2.1. АЧХ

Рис.2.2.2. ФЧХ

Фильтр пропускает частоты от 1 кГц до 1 МГц

2.3. Исследование полосового фильтра

f_гр=1,7 кГц

Рис.2.1.1. Схема фильтра высоких частот

Рис.2.1.2. Входное и выходное напряжение сигнала

К_U.= =

Повторение расчетов для 0,5f_гр= 0,85 кГц

Рис.2.1.3. Входное и выходное напряжение сигнала на 0,5f_гр

К_U.= =

Повторение расчетов для 1,5f_гр= 2,55 кГц

Рис.2.1.4. Входное и выходное напряжение сигнала на 1,5f_гр

К_U.= =

2.2. Снятие АЧХ и ФЧХ фильтра низких частот

Рис.2.2.1. АЧХ

Рис.2.2.2. ФЧХ

Фильтр пропускает частоты от 90 Гц до 5 кГц

Вывод: Взяты входные и выходные напряжения на разных частотах, взяты АЧХ и ФЧХ всех схем. Рассчитаны теоретически и экспериментально значения мощностей резисторов, коэффициентов деления. Их погрешность составила менее 10%. Это говорит о том, что схемы составлены правильно. Графически определены полосы пропускания всех фильтров.