Laba_3yoe

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Отчет по лабораторной работе №3

«Резонанс в последовательном колебательном контуре»

Выполнил:

Студент гр. 368-1.

______Жанаева С.Б.

___________2019

Принял:

Доцент кафедры ПрЭ.

______Коновалов Б.И.

___________2019

Томск 2019

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 рисунке 1.1 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. 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.

9. В таблице 1.1 приведены исходные данные к лабораторной работе №3.

Вариант	E, В	R, Ом	L, мГн	C, мкФ
24	25	100	20	0.15

Рис. 1.1

Рис. 1.2

2.Выполнение задания

1) Для расчета воспользуемся схемой на рисунке 2.1.

Рис 2.1

2) Для определения АЧХ И ФЧХ построим схему согласно рисунку 1.1. Графики АЧХ и ФЧХ с амплитудной частотой и частотами полосы пропускания приведены на рисунках 2.2 - 2.5.

Рис. 2.2 АЧХ с маркером на амплитуде

Рис. 2.3 АЧХ с маркерами на границах полосы пропускания

Рис. 2.4 ФЧХ с маркером на амплитуде

Рис. 2.5 ФЧХ с маркерами на границах полосы пропускания

3) Из графиков АЧХ и ФЧХ видно:

• Резонансная частота f₀ = 2818 Гц

• Частота нижней границы полосы пропускания = 2539 Гц

• Частота верхней границы полосы пропускания = 3337 Гц

• Ширина полосы пропускания f_н – f_в = 2π(3337- 2539) = 5013 Гц

• Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 12.57°

• Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = 43.84°

• Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = -42.62°

4) Соберем схему согласно рисунку 1.2 и замерим напряжение на реактивных элементах при резонансной частоте:

Рис. 2.6

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

Напряжения с учетом погрешностей равны, что и должно происходить при резонансе.

5) Уменьшим в 2 раза индуктивность:

Графики АЧХ и ФЧХ с амплитудной частотой и частотами полосы пропускания приведены на рисунках 2.6 - 2.9.

\

Рис. 2.6 АЧХ с маркером на амплитуде

Рис. 2.7 АЧХ с маркерами на границах полосы пропускания

Рис. 2.8 ФЧХ с маркером на амплитуде

Рис. 2.9 ФЧХ с маркерами на границах полосы пропускания

Из графиков АЧХ и ФЧХ видно:

• Резонансная частота f₀ = 3981 Гц

• Частота нижней границы полосы пропускания = 3387 Гц

• Частота верхней границы полосы пропускания = 4996 Гц

• Ширина полосы пропускания f_н – f_в = 2π(4996- 3387) = 10109 Гц

• Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 9.3°

• Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = 44.21°

• Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = -45.23 °

Замерим напряжение на реактивных элементах при резонансной частоте:

Рис. 2.10

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

Напряжения с учетом погрешностей равны.

6) Уменьшим в 2 раза емкость:

Графики АЧХ и ФЧХ с амплитудной частотой и частотами полосы пропускания приведены на рисунках 2.11 - 2.14.

Рис. 2.11 АЧХ с маркером на амплитуде

Рис. 2.12 АЧХ с маркерами на границах полосы пропускания

Рис. 2.13 ФЧХ с маркером на амплитуде

Рис. 2.14 ФЧХ с маркерами на границах полосы пропускания

Из графиков АЧХ и ФЧХ видно:

• Резонансная частота f₀ = 3981 Гц

• Частота нижней границы полосы пропускания = 3746 Гц

• Частота верхней границы полосы пропускания = 4537 Гц

• Ширина полосы пропускания f_н – f_в = 2π(4537 - 3746) = 4970 Гц

• Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 18.14°

• Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = 39°

• Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = -43.79°

Замерим напряжение на реактивных элементах при резонансной частоте:

Рис. 2.15

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

Напряжения с учетом погрешностей равны.

7) Уменьшим в 2 раза сопротивление:

Графики АЧХ и ФЧХ с амплитудной частотой и частотами полосы пропускания приведены на рисунках 2.16 - 2.19

Рис. 2.16 АЧХ с маркером на амплитуде

Рис. 2.17 АЧХ с маркерами на границах полосы пропускания

Рис. 2.18 ФЧХ с маркером на амплитуде

Рис. 2.19 ФЧХ с маркерами на границах полосы пропускания

Из графиков АЧХ и ФЧХ видно:

• Резонансная частота f₀ = 2818 Гц

• Частота нижней границы полосы пропускания = 2697 Гц

• Частота верхней границы полосы пропускания = 3095 Гц

• Ширина полосы пропускания f_н – f_в = 2π(3095 - 2697) = 2500 Гц

• Фазовый сдвиг на резонансной частоте = 24°

• Фазовый сдвиг на нижней границе полосы пропускания = 40.16°

• Фазовый сдвиг на верхней границе полосы пропускания = -36.48°

Замерим напряжение на реактивных элементах при резонансной частоте:

Рис. 2.20

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

Напряжения с учетом погрешностей равны.

8. Оценивая зависимости характеристик при резонансе, по итогам проделанной работы можно сделать следующие выводы:

- при уменьшении в 2 раза сопротивления резистора, в 2 раза увеличивается добротность, от чего ширина полосы пропускания уменьшается в 2 раза.

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

- при уменьшении в 2 раза индуктивности дросселя, в 2 раза увеличилась ширина полосы пропускания, а резонансная частота увеличилась в раз.