Лабы / Лабораторная работа 31

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)

Факультет "Радио и телевидение"

Кафедра "Радиотехнические системы"

Теоретические основы электротехники

Лабораторная работа №31 “Исследование входных частотных характеристик в RL-цепи”

Выполнила Студентка гр. ;;;;;;; ___________________ №№№№№№№№№

Проверил _____________________ Инжуватов Д.А.

Москва 2024

Цель работы:  С помощью программы Micro-Cap исследовать входные амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотные (ФЧХ) характеристики RL-цепи. Сравнить АЧХ и ФЧХ, полученные с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчётным путём.

Принять:

Z(BX)= =Z(w)e^jфz(w)=Z(2пf)e^fфz(2пf);

I= – комплексный входной ток;

U(R)=R*I – комплексное напряжение на резисторе;

J= – мнимая единица;

w=2пf – угловая скорость;

f – частота;

U(L)=jwL*I – комплексное напряжение на катушке;

|Z(BX)|=Z(2пf) – модуль комплексного входного сопротивления (АЧХ);

Arg(Z(BX))=фz(2пf) – аргумент (фаза) комплексного входного сопротивления (ФЧХ);

С другой стороны, входное сопротивление — это сопротивление со стороны входных зажимов

Z(BX) = Re(Z(BX)) + jIm(Z(BX))=R1 + jX(L)= * e^-j*arctg( ) = R1*

Re(Z(BX))=R1 – резистивное входное сопротивление (равно сопротивлению резистора R1),

Im(Z(BX))=X(L) – реактивное входное сопротивление,

f(гр)= – граничное частота RL-цепи.

Схема:

Рис. 1

Таблица:

По предварительным расчетам

f, кГц	f/fгр			,град.	I,A
2	5,65	565,4	574,2	79,9	0,00174	174,1	984,72
4	11,3	1130	1135	84,9	0,00088	89	996,11
6	16,9	1696,4	1699,6	86,6	0,00058	58,8	998,27
8	22,6	2261,9	2264	87,4	0,00044	44,1	999,02
10	28,2	2827,4	2829,3	87,9	0,00035	35,3	999,37
12	33,9	3392,9	3394	88,3	0,00029	26,4	999,56
14	39,5	3956	3960,1	88,5	0,00025	25,2	999,69

Получено экспериментально

f, кГц	f/fгр			,град.	I,A
2	5,65	565,4	574,2	79,9	0,00174	174,1	984,72
4	11,3	1130	1135	84,9	0,00088	89	996,11
6	16,9	1696,4	1699,6	86,6	0,00058	58,8	998,27
8	22,6	2261,9	2264	87,4	0,00044	44,1	999,02
10	28,2	2827,4	2829,3	87,9	0,00035	35,3	999,37
12	33,9	3392,9	3394	88,3	0,00029	26,4	999,56
14	39,5	3956	3960,1	88,5	0,00025	25,2	999,69

1. Построение зависимости модуля входного сопротивления от частоты. Рис. 2

Рис. 2

2. Построение зависимости фазы входного сопротивление от частоты. Рис. 3

Рис.3

3. Построение зависимости модуля тока от частоты. Рис. 4

Рис. 4

4. Построение зависимости модуля напряжения на резисторе от частоты. Рис. 5

Рис. 5

5. Построение зависимости резистивного сопротивления от частоты. Рис. 6

Рис. 6

6. Построение зависимости индуктивного сопротивления от частоты. Рис. 7

Рис. 7

7. Построение зависимости модуля напряжения на катушке от частоты. Рис 8

Рис. 8

Вопросы:

1. Какая частота называется граничной для RL-цепи?

Частота, на которой действительная и мнимая часть комплексного входного сопротивления равны, называется граничной.

2. Каково значение модуля входного сопротивления RL-цепи на граничной частоте?

Z(ВХ)=

X(L)=w(гр)L=2πf(гр)L

Z(ВХ)=141,5 Ом

3. Каково значение аргумента входного сопротивления RL-цепи на граничной частоте?

arg(Z)=𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔(|𝑋||𝑅|)

arg(Z(ВХ))=45

4. К чему стремиться модуль тока RL-цепи при увеличении частоты?

I= стремиться к нулю.

5. Чему равен модуль входного сопротивления RL-цепи при частоте равной нулю?

Z(ВХ)=

w=2πf

Z(ВХ)=R=100 Ом