Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» (ТУСУР)

Кафедра телекоммуникаций и основ радиотехники (ТОР)

Исследование передаточных частотных характеристик апериодических цепей первого порядка

Лабораторная работа по дисциплине «Теория электрических цепей»

Студент гр. 120-1

___________Е.Д. Бормотов

«__» ______ 20__ г.

Дата

Руководитель

Доцент кафедры ТОР

___________А.И. Попова

«__» ______ 20__ г.

Дата

Томск 2021

Оглавление

Оглавление 2

1 Краткие теоретические сведения 4

2 Домашнее задание 6

3 Описание экспериментальной установки и методики измерений 10

4 Экспериментальные результаты и их анализ 11

4.1 Исследование ЧХ цепи «по точкам» 11

4.2 Исследование ЧХ цепи по Bode Plotter 12

5 Заключение 16

Цель работы:

1. Освоить методику оценки характера ЧХ передаточной функции по напряжению в цепях I порядка на основе схемы без вывода формул.

2. Освоить методику эксперимента для исследования АЧХ и ФЧХ передаточной функции и экспериментальное определение граничной частоты

3. Исследовать влияние изменения параметров на ЧХ коэффициента передачи и полосу пропускания цепи

1. Краткие теоретические сведения

В данной лабораторной работе требуется рассмотреть схемы:

а

б

г

в

Рисунок 2.1 – Исследуемые схемы

Экспериментально будет исследоваться цепь 2.1 (а) и 2.1 (б).

Получим формулу для коэффициента пропускания:

(2.1)

Отсюда АЧХ коэффициента пропускания:

(2.2)

ФЧХ коэффициента пропускания:

(2.3)

В данной лабораторной используются реактивные сопротивления: ёмкость и индуктивность, зависимость данных сопротивлений от частоты имеет вид:

(2.4)

(2.5)

Схема 2.1 (а):

АЧХ передаточной функции:

(2.6)

ФЧХ передаточной функции:

(2.7)

Схема 2.1 (б)

АЧХ передаточной функции:

(2.8)

ФЧХ передаточной функции:

(2.9)

Схема 2.1 (в):

АЧХ передаточной функции:

(2.10)

ФЧХ передаточной функции:

(2.11)

Схема 2.1 (г):

АЧХ передаточной функции:

(2.12)

ФЧХ передаточной функции:

(2.13)

2. Домашнее задание

Запишем исходные данные:

;

;

.

Нарисуем эквивалентные схемы, изображённые на рис.2.1 на двух крайних частотах (рис.3.1).

Рисунок 3.1 – эквивалентные схемы на крайних частотах

По полученным схемам рассчитаем АЧХ и ФЧХ передачи по формулам 2.2 и 2.3 (результаты запишем в таблицы 3.1 – 3.4).

Таблица 3.1 – данные об АЧХ и ФЧХ передаточной функции схемы рис.3.1 (а)

АЧХ	0	1
ФЧХ	-

Таблица 3.2 – данные об АЧХ и ФЧХ передаточной функции схемы рис.3.1 (б)

АЧХ	0,5	0
ФЧХ

Н а основе данных таблиц построим диаграммы АЧХ и ФЧХ передаточных функций (рис.3.2).

Рисунок 3.2 - АЧХ и ФЧХ передаточных функций

Найдём АЧХ и ФЧХ для данных функций при частотах, указанных в таблице 5. и запишем в таблицы 3.5 – 3.8:

Таблица 3.5 – АЧХ и ФЧХ передаточной функции простой цепи 2.1(а) при R = 1 кОм

	0	0,1	0,5	1	1,25	2,5	5	10	20	30
АЧХ	0	0,019	0,094	0,185	0,229	0,426	0,686	0,883	0,967	0,985	1
ФЧХ	-90	-88,92	-84,616	-79,325	-76,74	-64,77	-46,69	-27,94	-14,85	-10,02	0

Таблица 3.6 – АЧХ и ФЧХ передаточной функции сложной цепи 2.1(б) при R = 1 кОм

	0	0,1	0,5	1	1,25	2,5	5	10	20	30
АЧХ	0,5	0,5	0,493	0,498	0,497	0,487	0,452	0,364	0,234	0,167	0
ФЧХ	0	-0,54	-2,69	-5,334	-6,72	-13,2	-25,2	-43,3	-62	-70,5	-90

На основе данных таблиц построим графики АЧХ и ФЧХ цепей:

Рисунок 3.3 – АЧХ и ФЧХ схемы 2.1 (а)

Рисунок 3.4 – АЧХ и ФЧХ схемы 2.1 (б)