Лабы / Лабораторная работа №18

Министерство 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

Проверил: к.т.н Мосичев А. В.

Москва, 2023

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.

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.

Z_BX =   – комплексное входное сопротивление при ненагруженном четырехполюснике.

Предварительный расчёт

1. Расчет величин А-параметров и фаз четырехполюсника

Рис. 1 Расчет величин А-параметров и фаз

2. Расчет комплексного входного сопротивления четырехполюсника

Рис. 2 Расчет комплексного входного сопротивления четырехполюсника

3. 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 

Экспериментальное исследование

Рис. 4 Схема четырехполюсника

1. Зависимости |A11(f)| и 

Рис. 5 Графики зависимости |A₁₁(f)| и фазы

Вывод: при увеличении частоты увеличиваются |A11| и фаза   .

2. Зависимости |A₂₁(f)| и

Рис. 6 Графики зависимости |A₂₁(f)| и фазы

Вывод: при увеличении частоты увеличиваются |A₂₁| и фаза   .

3. Зависимости |A₁₂(f)| и

Рис. 7 Графики зависимости |A₁₂(f)| и фазы

Вывод: при увеличении частоты увеличиваются |A₁₂| и фаза   .

4. Зависимости |A₂₂(f)| и

Рис. 8 Графики зависимости |A₂₂(f)| и фазы

Вывод: при увеличении частоты |A₂₂| = 1 и фаза = 0 (короткое замыкание).

Таблица 1 – результаты эксперимента

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

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.

Практические задания и задачи к промежуточному контролю

1. Каковы основные формы записи уравнений пассивного линейного четырехполюсника?

Ответ:

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

Ответ: Необходимо измерить выходное напряжение и выходной ток в режиме короткого замыкания и в режиме холостого хода.

3. В каких единицах измеряются A, Z, Y - параметры четырехполюсника?

Ответ: 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).

4. Напишите выражения, с помощью которых рассчитывают входное и выходное сопротивление четырехполюсника.

5. Что называется прямой передачей? Приведите пример.

Ответ: Прямая передача – передача, происходящая от входа к выходу. Примером служит интегрирующая цепь.

6. Какие физические компоненты могут быть представлены в виде четырехполюсников?

Ответ: Четырехполюсники могут представлять различные физические компоненты, такие как транзисторы, операционные усилители, фильтры, передаточные линии и другие электрические и электронные устройства.

7. Какая основная задача четырехполюсников?

Ответ: Основной задачей четырёхполюсников является установление соотношений между четырьмя величинами: напряжениями на входе и выходе, а также токами, протекающими через входные и выходные зажимы.