Электротехника Лабы Мосичев / Лабораторная 18
.docxМинистерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
(МТУСИ)
Кафедра теории электрических цепей
Лабораторная работа №18
по дисциплине
Теоретические основы электротехники
на тему
Исследование на ЭВМ А-параметров четырехполюсников
Выполнила: студентка группы БСТ2105 факультета ИТ Мурашова В.А.
Проверил: к.т.н. Мосичев А.В.
Москва 2022
Цель работы
С помощью программы Micro-Cap определить А-параметры пассивного линейного четырехполюсника с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания. Получить практические навыки в проведении машинных экспериментов и обработки их результатов.
Предварительный расчет
Исходные данные:
f = 3, 5, 7 кГц; R1 = 1 кОм; R2 = 10 Ом; С = 1 мкФ; L = 10 мГн;
– система в форме А-параметров четырехполюсника;
– система в матричной форме А-параметров четырехполюсника;
= = – отношение напряжений при разомкнутых выходных зажимах;
= = – величина, обратная передаточной проводимости при закороченных выходных зажимах;
= = – величина, обратная передаточному сопротивлению при разомкнутых выходных зажимах;
= = – отношение токов при закороченных выходных зажимах.
Для Г-образного четырехполюсника:
U1 = I1(Z1 + Z2), U2 = I1Z2, A11 = = = 1 + ,
A12 = Z1, A21 = , A22 = 1.
ZBX = – комплексное входное сопротивление при ненагруженном четырехполюснике.
Расчет величин А-параметров и фаз четырехполюсника:
Рис. 1 Расчет величин А-параметров и фаз
Расчет комплексного входного сопротивления четырехполюсника:
Рис. 2 Расчет комплексного входного сопротивления четырехполюсника
Построение графиков зависимости модулей и фаз А-параметров четырехполюсника от частоты:
Рис. 3.1 График зависимости |A11(f)|
Рис. 3.2 График зависимости фазы
Рис. 3.3 График зависимости |A12(f)|
Рис. 3.4 График зависимости фазы
Рис. 3.5 График зависимости |A21(f)|
Рис. 3.6 График зависимости фазы
Рис. 3.7 График зависимости |A22(f)|
Рис. 3.8 График зависимости фазы
Экспериментальный расчет
Рис. 4 Схема четырехполюсника
Зависимости |A11(f)| и
Рис. 5 Графики зависимости |A11(f)| и фазы
Вывод: при увеличении частоты увеличиваются |A11| и фаза .
Зависимости |A21(f)| и :
Рис. 6 Графики зависимости |A21(f)| и фазы
Вывод: при увеличении частоты увеличиваются |A21| и фаза .
Зависимости |A12(f)| и :
Рис. 8 Графики зависимости |A12(f)| и фазы
Вывод: при увеличении частоты увеличиваются |A12| и фаза .
Зависимости |A22(f)| и :
Рис. 9 Графики зависимости |A22(f)| и фазы
Вывод: при увеличении частоты |A22| =1 и фаза = 0 (короткое замыкание).
По предварительному расчету R1 = 1 кОм, R2 = 10 Ом, С = 1 мкФ, L = 10 мГн |
|||||||||
f, кГц |
|A11| |
градус |
|A12|, Ом |
градус |
|A21|, См |
градус |
|A22| |
градус |
|ZBX| |
3 |
104,485 |
21,15 |
1017 |
10,675 |
0,101761 |
10,675 |
1 |
0 |
1027 |
5 |
110,691 |
34,585 |
1048 |
17,441 |
0,104819 |
17,441 |
1 |
0 |
1056 |
7 |
120,023 |
47,13 |
1092 |
23,741 |
0,109245 |
23,741 |
1 |
0 |
1098 |
Получено экспериментально |
|||||||||
3 |
104,485 |
21,15 |
1017 |
10,675 |
0,101761 |
10,675 |
1 |
0 |
1027 |
5 |
110,691 |
34,585 |
1048 |
17,441 |
0,104819 |
17,441 |
1 |
0 |
1056 |
7 |
120,023 |
47,13 |
1092 |
23,741 |
0,109245 |
23,741 |
1 |
0 |
1098 |
Таблица 1 – результаты эксперимента
Общий вывод
Данные и графики, полученные в результате машинного эксперимента в программе Micro-Cap, полностью совпадают с данными и графиками, полученными в результате предварительного расчёта.
Вопросы для самопроверки
Каковы основные формы записи уравнений пассивного линейного четырехполюсника?
Какие опыты необходимо выполнить для определения А-параметров четырехполюсника?
В каких единицах измеряются A, Z, Y, H-параметры четырехполюсника?
Напишите выражения, с помощью которых рассчитывают входное и выходное сопротивление четырехполюсника.
Что называется прямой передачей? Приведите пример.
Ответы
Для пассивного линейного четырехполюсника:
Форма |
Уравнения |
А-форма |
; |
Y-форма |
; |
Z-форма |
; |
Н-форма |
; |
G-форма |
; |
B-форма |
; |
Необходимо измерить выходное напряжение и выходной ток в режиме короткого замыкания и в режиме холостого хода.
А-параметры: А11 и А22 являются безразмерными;
А12 измеряется в Омах (Ом); А21 измеряется в Сименсах (См);
Z-параметры измеряются в Омах (Ом);
Y-параметры измеряются в Сименсах (См);
Н-параметры: H12 и H21 являются безразмерными;
H11 измеряется в Омах (Ом); H22 измеряется в Сименсах (См).
Для данного четырехполюсника:
Zвх = R1 + jωL – ; Zвых = .
Прямая передача – передача, происходящая от входа к выходу. Примером служит интегрирующая цепь.