Ордена Трудового Красного Знамени

«Московский технический университет связи и информатики»

Кафедра ТЭЦ

Лабораторная работа №18

«Исследование на ЭВМ А–параметров четырёхполюсников»

Выполнил: Студент группы БИН-2008 Ядринцев С.М.

Проверила: Степанова А.Г.

Москва 2021

1 Цель работы

С помощью программы Micro-Cap определить А-параметры пассивного линейного четырёхполюсника с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания. Получить практические навыки в проведении машинных экспериментов и обработки их результатов.

2 Задание для самостоятельной подготовки

Изучить основные положения ТЭЦ о резонансе напряжений. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.

3 Предварительный расчет

3.1. Расчет величины А-параметров четырехполюсника (рис.1) на трех частотах 3, 5 и 7 кГц. Сопротивление резистора R₁ примем 1,5 кОм, R₂ = 10 Ом, С = 1 мкФ, L = 10 мГн.

Рис.1

Формулы для расчета:

– уравнения передачи четырехполюсника в А-параметрах;

;

;

- комплексный коэффициент обратной передачи напряжения при разомкнутых выходных зажимах;

- комплексное обратное передаточное сопротивление при закороченных выходных зажимах;

- комплексная обратная передаточная проводимость при разомкнутых выходных зажимах;

- комплексный коэффициент обратной передачи тока при закороченных выходных зажимах.

Полученные данные занесены в таблицу 1.

3.2. Расчет комплексного входного сопротивления четырехполюсника.

Формула для расчета:

– входное сопротивление при ненагруженном четырехполюснике.

Пример расчета для частоты f = 3 кГц.

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

,

Ом,

См,

,

Ом.

Полученные величины занесли в таблицу 1 предварительного расчета.

Таблица 1

По предварительному расчету R1 = 1,5 кОм, R2 = 10 Ом, С = 1 мкФ, L = 10 мГн
f, кГц		, градус	, Ом	, градус	, См	, градус		, градус	, Ом
3	154,79	17,7	1512	7,2	0,102	10,7	1	0	1521
5	161,51	29,1	1533	11,8	0,105	17,4	1	0	1541
7	171,53	39,9	1563	16,3	0,109	23,7	1	0	1570
Получено экспериментально
3	154,79	17,7	1512	7,1	0,102	10,7	1	0	1521
5	161,51	29,1	1533	11,7	0,105	17,4	1	0	1541
7	171,53	39,9	1563	16,1	0,109	23,7	1	0	1570

3.3. Графики зависимости и от частоты

кГц показаны на рис.2.

, Гц

, Гц

Рис.2

3.4. Графики зависимости и от частоты

кГц показаны на рис.3.

Рис.3

3.5. Графики зависимости и от частоты

кГц показаны на рис.4.

Рис.4

3.6. Графики зависимости и от частоты

кГц показаны на рис.5.

Рис.5

4. Экспериментальная часть

Параметры пассивного линейного четырехполюсника определяем экспериментально, используя режимы холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ) при подключении источника со стороны первичных и вторичных зажимов.

4.1.Построение зависимости и от частоты.

Рис. 6

Для определения параметров и проводим эксперимент в режиме холостого хода. Преобразуем схему (рис.7).

Рис.7

4.1.1. Построение зависимости от частоты. На графике отмечены величины модуля параметра при f = 3 кГц и f = 7 кГц.

Рис. 9

4.1.2. Построение зависимости фазы от частоты.

Получили график как на рисунке 11. На графике отмечены величины фазы при f = 3 кГц и f = 7 кГц.

Рис.11

4.2. Построение зависимости и от частоты.

Рис. 13

С помощью окна Go To X задаем значения частоты f = 3, 5, 7 кГц и заполняем таблицу 1.

4.3. Построение зависимости и от частоты.

Вносим в схему (рис.7) короткое замыкание выходных зажимов (рис.14).

Рис.14

Получили графики (рис.16).

Рис. 16

4.4. Построение зависимости и от частоты.

Рис. 18

Выводы.

В ходе проделанной работы были исследованы на ЭВМ А-параметры четырехполюсников.

Были рассчитаны А-параметры для различных частот, определены их модули и аргументы, построены графики зависимостей модулей и аргументов А-параметров от частоты. При исследовании модуля и фазы А-параметров в программе Micro-Cap, были получены параметры, полностью совпадающие с величинами предварительного расчета.

В программе Micro-Cap были проведены два эксперимента: режим холостого хода и короткого замыкания. С помощью первого эксперимента были найдены параметры и , построены графики зависимостей модулей и фазы этих параметров от частоты. Анализируя графики, видим, что для обоих параметров с увеличением частоты увеличиваются модуль и фаза.

В режиме короткого замыкания построены графики зависимостей модулей и фазы параметров и от частоты. Из графиков видно, что при увеличении частоты возрастает значение модуля и фазы параметра . При увеличении частоты значение модуля и фазы параметра остаются неизменными, так как и не зависит от частоты.

Таким образом, сравнивая графики, полученные на этапе предварительного расчета, и графики, построенные в ходе машинного эксперимента, видим, что они идентичны. Значит, эксперимент в программе Micro-Cap проведен верно.

А-параметры характеризуют сам четырехполюсник и не зависят от внешних цепей, между которыми он может быть включен.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы основные формы записи уравнений пассивного линейного четырёхполюсника?

2. Какие опыты необходимо выполнить для определения А- параметров четырёхполюсника?

Необходимо выполнить два опыта: режим холостого хода выходных зажимов и режим короткого замыкания выходных зажимов.

3. В каких единицах измеряются А, Z, Y, H-параметры четырёхполюсника?

А-параметры: и - безразмерные величины; – Ом, – См.

Z – параметры: , , , - Ом.

Y – параметры: , , , - См.

H – параметры: и - безразмерные величины; – Ом, – См.

4. Напишите выражение, с помощью которых рассчитывают входное и выходное сопротивление четырёхполюсника?

;

.

5. Что называется прямой передачей? Приведите пример.

Если за положительные направления напряжений принять и (рис.19), а токов и , то такой вариант называется - прямая передача.

Рис.19

Пример - интегрирующая цепь.

Рис.20