Лабораторные работы / Лабораторная работа №2(5)
.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 «Теория электрических цепей»
Лабораторная работа №2
«Исследование входных частотных
характеристик в RC-цепи»
Выполнил студент группы ЗРС2401
------------------
Проверил доцент кафедры «Теория электрических цепей»
Захаров Н. А.
Москва 2025
1. Задание
1.1. Рассчитать граничную частоту fГР для RC-цепи (рис. 1), если R1 = 150 Ом, а C1 = 180 нФ.
Рисунок 1 – RC цепь.
1.2. Рассчитать для RC-цепи (рис. 1) отношение f/fГР, значения емкостного сопротивления ХС, модули входного сопротивления ZВХ, аргумента входного сопротивления φZ, модули тока в цепи I, падения напряжения на резисторе UR и модули напряжения на конденсаторе UC, на частотах f = 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 кГц, при действующем напряжении E = 2 В. Результаты расчетов занести в таблицу 1.
1.3 Рассчитать для нагруженной RC-цепи (рис. 2) частоту fm при которой фаза φm входного сопротивления имеет минимум. Результаты расчетов занести в таблицу 2.
Рисунок 2 – Нагруженная RC цепь.
2. Выполнение работы
2.1 В среде MicroCap выполнить моделирование работы схемы рис. 1 с параметрами, указанными в п. 1.1. Результаты записать в таблицу 1. Построить в MicroCap графики указанных в п. 1.1 зависимостей.
Таблица 1
По предварительному расчёту |
Получено экспериментально |
||||||||||||||
f, кГц |
f/fгр |
Xc, Ом |
Zвх, Ом |
|
I, мА |
UR, В |
UС, В |
Xc, Ом |
Zвх, Ом |
, град. |
I, мА |
UR, В |
UС, В |
|
|
2 |
0,34 |
442,10 |
466,85 |
-71,26 |
6,06 |
0,91 |
2,68 |
442.097 |
466.851 |
-71.19 |
6.059 |
0.908 |
2.678 |
|
|
4 |
0,68 |
221,05 |
267,14 |
-55,84 |
10,59 |
1,59 |
2,34 |
221.049 |
267.138 |
-55.84 |
10.588 |
1.588 |
2.34 |
|
|
6 |
1,02 |
147,37 |
210,28 |
-44,49 |
13,45 |
2,02 |
1,98 |
147.366 |
210.278 |
-44.492 |
13.451 |
1.997 |
1.982 |
|
|
8 |
1,36 |
110,52 |
186,32 |
-36,38 |
15,18 |
2,28 |
1,68 |
110.524 |
186.321 |
-36.384 |
15.18 |
2.277 |
1.678 |
|
|
10 |
1,70 |
88,42 |
174,12 |
-30,52 |
16,24 |
2,44 |
1,44 |
88.42 |
174.121 |
-30.518 |
16.244 |
2.437 |
1.436 |
|
|
12 |
2,03 |
73,68 |
167,12 |
-26,16 |
16,92 |
2,54 |
1,25 |
73.683 |
167.12 |
-26.161 |
16.924 |
2.539 |
1.247 |
|
|
14 |
2,37 |
63,16 |
162,75 |
-22,83 |
17,38 |
2,61 |
1,10 |
63.157 |
162.754 |
-22.833 |
17.379 |
2.607 |
1.098 |
|
|
,
град.
На рисунках 3–8 представлены графики указанных зависимостей.
Рисунок 3 – График зависимости модуля входного сопротивления от частоты.
Рисунок 4 – График зависимости фазы входного сопротивления от частоты.
Рисунок 5 – График зависимости тока от частоты.
Рисунок 6 – График зависимости напряжения на резисторе от частоты.
Рисунок 7 – График зависимости реактивного сопротивления от частоты.
Рисунок 8 – График зависимости модуля напряжения конденсатора от частоты.
2.2 В среде MicroCap выполнить моделирование работы схемы рис. 2. Построить зависимости модуля и фазы входного сопротивления цепи, найти на графике значение частоты, при котором фаза входного сопротивления минимальна.
Таблица 2
Нагруженная RC-цепь |
По предварительному расчету |
ЭВМ |
|
4.891 |
4.895 |
|
-31.07 |
-31.073 |
На рисунках 9 и 10 представлены графики модуля и фазы входного сопротивления цепи при R2 = 320 Ом.
Рисунок 9 – График зависимости модуля входного сопротивления от частоты.
Рисунок 10 – График зависимости фазы входного сопротивления от частоты.
3. Контрольные вопросы
1. Какая частота называется граничной для RC-цепи?
Граничная частота для RC-цепи - частота, при которой модуль реактивного сопротивления равен сопротивлению резистора.
2. Какая частота называется граничной для RL-цепи?
Граничная частота для RL-цепи - частота, при которой действительная и мнимая часть комплексного входного сопротивления равны.
3. Каково значение модуля входного сопротивления RC-цепи на граничной частоте?
Ответ:
4. Каково значение аргумента входного сопротивления RC-цепи на граничной частоте?
Ответ:
5. К чему стремится модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC-цепи при увеличении частоты?
Ответ: модуль входного сопротивления стремится к сопротивлению первого резистора - R1 (cм.рис.2).
6. Чему равен модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC-цепи при частоте, равной нулю?
Ответ: модуль входного сопротивления равен сумме сопротивлений резисторов R1 и R2 (см. рис.2).