Методическое пособие 154

резисторами цепи. Проверить баланс активной мощности в цепи. Рассчитать баланс реактивных и полных комплексных мощностей.

5. Увеличивая или уменьшая частоту сигнала, найти максимальный фазовый сдвиг, вносимый цепью. Почему этот сдвиг не превышает 90 градусов?

Контрольные вопросы

1.Определение гармонического сигнала.

2.В каких узлах компьютера используются гармонические напряжения и токи?

3.Какие преимущества дает использование комплексных амплитуд гармонических токов и напряжений?

4.Какие измерительные приборы используются для экспериментального определения составляющих комплексной амплитуды?

5.Почему сумма действующих значений напряжений на элементах любого контура цепи с реактивным элементом и источником не равна действующему значению напряжения источника?

6.Для каких параллельно соединенных элементов сумма амплитуд гармонических токов, вытекающих из одного из узлов, будет не равна амплитуде втекающего в этот узел тока источника тока?

Дополнительная литерат ура

1.Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи [Текст] / Л. А. Бессонов.

–М.: Юрайт, 2012. – 318 с.

2.Кучумов, А. И. Электроника и схемотехника [Текст]: учеб. пособие / А. И. Кучумов. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

10

Лабораторная работа № 3 Параметры и функции четырехполюсника

Цель: научиться измерять параметры четырехполюсника.

Общие указания по работе

1.Пользуясь конспектами лекций, материалам пособия

идополнительной литературой [1, 2], подготовьте ответы на следующие вопросы:

Понятие четырехполюсника.

Матрицы параметров четырехполюсника. Собственные параметры четырехполюсника. Параметры нагруженного четырехполюсника. АЧХ и ФЧХ четырехполюсника.

Лабораторное задание

1. Схемы четырехполюсников приведены ниже на рис. 4 для группы 1 и на рис. 5 для группы 2. Номер схемы четырехполюсника равен1 номеру варианта N. Параметры элементов четырехполюсника даны в табл. 3.

Таблица 3 Параметры элементов четырехполюсника

К четырехполюснику подключить источник гармонического напряжения и нагрузку (рис. 6). В табл. 3 указаны: Rc – сопротивление источника сигнала, Rн – сопротивление нагрузки четырехполюсника. Амплитуду

11

напряжения источника выбрать самостоятельно в диапазоне от 1 мВ до 10 вольт.

Рис. 4. Схемы четырехполюсников для группы 1

Рис. 5. Схемы четырехполюсников для группы 2

12

Рис. 6. Схема четырехполюсника с источником гармонического напряжения и нагрузкой

2.Используя методы короткого замыкания или холостого хода, рассчитать по формулам Y-параметры (для гр.

1)или Z-параметры (для гр. 2) четырехполюсника. Расчет провести на частоте F = 200/N кГц (для гр. 1) и F = 2/N кГц (для гр. 2). Используя рассчитанные Y-или Z-параметры, далее рассчитать по формулам комплексный коэффициент передачи, входное и выходное сопротивления четырехполюсника с учетом сопротивлений источника сигнала RC и нагрузки Rн.

3.Рассчитать комплексный коэффициент передачи четырехполюсника на ЭВМ в широком диапазоне частот и проверить на заданной выше частоте результаты, полученные аналитически. Допускается погрешность не более 30 %.

Включая на входе четырехполюсника амперметр и измеряя действующее значение входного тока, определить модуль комплексного входного сопротивления четырехполюсника. Сравнить полученное входное сопротивление с ранее рассчитанным по формулам.

Подключить на выходе четырехполюсника идеальный источник сигнала. На входе четырехполюсника вместо источника включить резистор с сопротивлением, равным Rc.

Включая на выходе четырехполюсника последовательно с источником амперметр и измеряя действующее значение выходного тока, определить модуль комплексного выходного сопротивления четырехполюсника. Сравнить полученное выходное сопротивление с ранее рассчитанным по формулам.

13

Контрольные вопросы

1.Чем четырехполюсник отличается от любой другой цепи, имеющей 4 контакта?

2.Как называются каждый из Z-, Y- параметров четырехполюсника?

3.Как определить параметры четырехполюсника, используя методы короткого замыкания и холостого хода?

3.Сколько смешанных систем параметров у четырехполюсника? Какие системы образованы параметрами холостого хода или короткого замыкания?

4.Как измерить АЧХ и ФЧХ четырехполюсника в лаборатории с использованием типовых измерительных приборов?

5.При каких условиях выходное сопротивление четырехполюсника равно отношению выходного напряжения к выходному току?

Дополнительная литерат ура

1.Бессонов, Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи [Текст] / Л. А. Бессонов.

–М.: Юрайт, 2012. – 318 с.

2.Кучумов, А. И. Электроника и схемотехника [Текст]: учеб. пособие / А. И. Кучумов. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

14

Лабораторная работа № 4 Частотные характеристики фильтров

Цель работы: изучить АЧХ и ФЧХ электрических фильтров, исследовать зависимость граничной частоты от параметров элементов фильтра.

Общие указания по работе

1.Пользуясь конспектами лекций, материалам пособия

идополнительной литературой [1, 2], подготовьте ответы на следующие вопросы:

Понятие электрического фильтра.

Фильтры низких частот, высоких частот, полосовые и заградительные.

Г-, П- и Т- звенья. АЧХ и ФЧХ фильтров.

Многозвенные фильтры.

Лабораторное задание

1. Схемы фильтров низких и высоких частот приведены на рис. 7. Студенты группы 1 используют две схемы с нечетными номерами, а студенты группы 2 – две схемы с четными номерами.

Рис. 7. Схемы фильтров

2. Рассчитать по формулам параметры схем фильтров низких, а затем высоких частот, если граничные частоты фильтров низких и высоких частот одинаковы и равны N кГц

15

для 1 группы и N МГц для 2 группы, где N – номер варианта. При расчетах на входе фильтра подключить идеальный источник напряжения. Дополнительную внешнюю нагрузку к фильтру не подключать.

3.Рассчитать с помощью ЭВМ АЧХ и ФЧХ двух фильтров, один из которых – ФНЧ, а второй – ФВЧ. Распечатать (перерисовать) полученные АЧХ фильтров и отметить граничные частоты фильтров. Сравнить заданные и полученные с помощью ЭВМ граничные частоты.

4.Исследовать с помощью программы моделирования зависимость граничной частоты от параметров элементов фильтров. Найти сопротивление резистора, при котором граничная частота фильтра увеличивается в полтора раза.

Контрольные вопросы

1. На какие классы можно разделить фильтры по диапазону пропускаемых частот?

2. Используя частотные свойства конденсатора и катушки индуктивности, объяснить работу ФНЧ Т-типа.

3. Используя метод короткого замыкания, рассчитать Y- параметры ФВЧ П-типа.

4. Какие фильтры могут использоваться в источниках питания ЭВМ, в радиоприемниках, в устройствах защиты от гармонических помех?

Дополнительная литерат ура

1.Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. – М.: Юрайт. 2012. Том.1. с.318. – глава 5,

пп. 5.1 стр. 167-168.

2.Кучумов, А. И. Электроника и схемотехника [Текст]: учеб. пособие / А. И. Кучумов. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

16

Лабораторная работа № 5 Моделирование простейших комбинационных схем

Цель работы: приобрести навыки схемотехнического моделирования логических схем на базе элементов НЕ, И, ИЛИ, И–НЕ, ИЛИ–НЕ, исключающее ИЛИ.

Общие указания по работе

1.Пользуясь конспектами лекций, материалам пособия

идополнительной литературой [1, 2], подготовьте ответы на следующие вопросы:

Базисы логических элементов. Таблица истинности. Комбинационная схема. Дефекты схем.

2.В соответствии с вариантом задания (табл. 4) провести следующие расчеты:

используя законы алгебры логики, максимально упростить заданную логическую функцию;

используя законы алгебры логики, преобразовать исходную функцию таким образом, чтобы можно было составить схему с использованием базиса 1) основных логических элементов, 2) стрелки Пирсона, 3) сдвига Шеффера;

составить таблицы истинности исходной и полученных логических функций.

1.В соответствии с вариантом задания (табл. 4) в редакторе Electronic Work Bench составить комбинационную схему, выполняющую все преобразования упрощенной логической функции. Сигналы на входы схемы подать от генератора логических уровней Word Generator. Перед началом работы необходимо установить параметры: частоту смены выходных импульсов рекомендуется установить 1 Гц (для удобства наблюдения); в окне установки выходных логических

17

Лабораторное задание

1. Из полученных в различных базисах представлений исходной логической функции выбрать одно с наименьшим количеством операций и составить оптимальную комбинационную схему, выполняющую эти операции.

2. Провести измерения таблиц состояний полученных схем. Сравнить полученные в результате работы схем таблицы истинности с заданными на моделирование.

Контрольные вопросы

1.Сформулируйте определение цифрового сигнала.

2.Сформулируйте определение бинарного сигнала.

3.Что значит положительная и отрицательная логика?

4. Приведите соответствие между десятичным, двоичным и шестнадцатеричным кодами.

5. Изобразите условное обозначение для вентилей И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ и ИЛИ-НЕ. Все элементы, включая НЕ, должны иметь два входа.

6. Опишите словами функции логических элементов И и

ИЛИ.

7. Сколько возможных комбинаций имеет таблица истинности элемента ИЛИ с шестью входами?

Дополнительная литерат ура

1.Бойт, К. Цифровая электроника [Текст] / К. Бойт. –

М.: Техносфера, 2007. – 472 с.

2.Кучумов, А. И. Электроника и схемотехника [Текст]: учеб. пособие / А. И. Кучумов. – М.: Гелиос АРВ, 2011. – 336 с.

19