МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ СВЯЗИ И МАССОВЫХ
КОММУНИКАЦИЙ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ»
ФАКУЛЬТЕТ
«РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ»
КАФЕДРА
«ТЕОРИИ ЭЛКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»
ОТЧЁТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №18 по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
на тему: «Исследование на ЭВМ A-параметров четырёхполюсников»
Выполнил |
|
|
Студент группы БИК2205 |
_______________________ |
|
Проверил |
|
|
Кандидат технических наук |
_______________________ |
Мосичёв А.В. |
Москва 2023
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx»
РЕФЕРАТ
Отчет 31 страница, 3 приложения, 14 рисунков, 1 таблица.
MICRO-CAP, ПАССИВНЫЙ ЧЕТЫРЁХПОЛЮЧНИК,
А-ПАРАМЕТРЫ, ХОЛОСТОЙ ХОД, КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ.
Цель работы – исследовать и определить А-параметры, пассивного линейного четырёхполюсника с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания с помощью программы Micro-Cap. Сравнить полученные с помощью программы Micro-Cap значения с непосредственно рассчитанными.
В процессе работы проводилось изучение линейного пассивного четырёхполюсника; его А-параметров.
По итогу работы: были изучены А-параметры пассивного линейного четырёхполюсника опытами холостого хода и короткого замыкания; проведён сравнительный анализ непосредственно рассчитанных и программно-
полученных значений А-параметров пассивного линейного четырёхполюсника.
2
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx»
СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ.............................................................................................................. |
2 |
|
СОДЕРЖАНИЕ .................................................................................................... |
3 |
|
ВВЕДЕНИЕ .......................................................................................................... |
6 |
|
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ................................................................................... |
7 |
|
1 |
ПОСТАНОВКА ВОПРОСА.......................................................................... |
7 |
2 |
ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ................................................................... |
7 |
|
2.1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ .......................................................... |
7 |
2.1.1ИССЛЕДУЕМАЯ ЦЕПЬ ПАССИВНОГО ЛИИНЕЙНОГО
ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ....................................................................... |
|
|
7 |
2.1.2 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРА А11 |
ПАССИВНОГО |
ЛИНЕЙНОГО |
|
ЧЕТЫРЁХ ПОЛЮСНИКА ...................................................................... |
|
|
9 |
2.1.3 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРА А12 |
ПАССИВНОГО |
ЛИНЕЙНОГО |
|
ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ..................................................................... |
|
|
11 |
2.1.4 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРА А21 |
ПАССИВНОГО |
ЛИНЕЙНОГО |
|
ЧЕТЫРЁХ ПОЛЮСНИКА .................................................................... |
|
|
13 |
2.1.5. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРА А22 |
ПАССИВНОГО |
ЛИНЕЙНОГО |
|
ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ..................................................................... |
|
|
15 |
2.1.6. РАСЧЁТ КОМПЛЕКСНОГО ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ |
|||
ПАССИВНОГО ЛИНЕЙНОГО ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ................ |
17 |
||
2.2ПОЛУЧЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ С
ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ MICRO-CAP .................................................. |
18 |
2.2.1 ТЕОРИТИЧЕСКАЯ СПРАВКА ........................................................ |
18 |
3
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx» |
|
|
2.2.2 ИССЛЕДОВАНИЕ А-ПАРМЕТРОВ ПАССИВНОГО ЛИНЕЙНОГО |
||
ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ......................................................................... |
|
20 |
2.2.2.1 ПОСТРОЕНИЕ ЗАВИСИМОСТЕЙ МОДУЛЯ И ФАЗЫ |
||
ПАРАМЕТРА А11 ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ОТ |
||
ЧАСТОТЫ .............................................................................................. |
|
20 |
2.2.2.2 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ЗАВИСИМОСТЕЙ МОДУЛЯ И |
||
ФАЗЫ ПАРАМЕТРА А21 |
ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА |
|
ОТ ЧАСТОТЫ ........................................................................................ |
|
21 |
2.2.2.3 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ЗАВИСИМОСТЕЙ МОДУЛЯ И |
||
ФАЗЫ ПАРАМЕТРА А12 |
ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА |
|
ОТ ЧАСТОТЫ ........................................................................................ |
|
22 |
2.2.2.4 ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ЗАВИСИМОСТЕЙ МОДУЛЯ И |
||
ФАЗЫ ПАРАМЕТРА А22 |
ПАССИВНОГО ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА |
|
ОТ ЧАСТОТЫ ........................................................................................ |
|
23 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .................................................................................................. |
|
25 |
ПРИЛОЖЕНИЯ.................................................................................................. |
|
26 |
ПРИЛОЖЕНИЕ «А» ...................................................................................... |
|
26 |
ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ САМОПРОВЕРКИ.......................................... |
26 |
|
Вопрос 1 .................................................................................................. |
|
26 |
Вопрос 2 .................................................................................................. |
|
27 |
Вопрос 3 .................................................................................................. |
|
27 |
Вопрос 4 .................................................................................................. |
|
28 |
Вопрос 5 .................................................................................................. |
|
28 |
ПРИЛОЖЕНИЕ «Б» ....................................................................................... |
|
29 |
РАСЧЁТ А-ПАРАМЕТРОВ И ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ |
||
ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА ......................................................................... |
|
29 |
|
|
4 |
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx» |
|
ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ ЗАВИСИМОСТЕЙ МОДУЛЕЙ И ФАЗ |
|
А-ПАРМЕТРОВ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА............................................. |
30 |
ПРИЛОЖЕНИЕ «В»....................................................................................... |
29 |
5
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx»
ВВЕДЕНИЕ
Micro-Cap – программа для цифровой эмуляции электрических схем, со встроенным графическим редактором.
Цель этой работы – исследовать А-параметры пассивного линейного четырёхполюсника опытами холостого хода и короткого замыкания.
Задачи работы заключаются в следующем:
1.Произвести предварительный непосредственный расчёт А-параметров пассивного линейного четырёхполюсника;
2.Построить графики зависимостей модулей А-параметров четырёхполюсника от частоты источника;
3.Построить графики зависимостей фаз А-параметров четырёхполюсника от частоты источника;
4.На основе данных, полученных при предварительном расчёте, собрать схему пассивного линейного четырёхполюсника в программе Miro-Cap;
5.Построить графики зависимостей модулей и фаз А-параметров четырёхполюсника; получить с графиков значения А-параметров четырёхполюсника;
6.Ответить на вопросы самопроверки.
6
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx»
ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
1 ПОСТАНОВКА ВОПРОСА
В лабораторной работе №18 необходимо рассчитать А-параметры пассивного линейного четырёхполюсника и построить графики зависимостей модулей и фаз А-параметров от частоты. Произвести расчёты сначала любым удобным способом (с помощью программ, математических пакетов, калькулятора), потом с использованием программы симуляции работы электрических цепей Micro-Cap.
2 ХОД ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
2.1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЁТ
Расчёт А-параметров пассивного линейного четырёхполюсника и построение графиков зависимостей модулей и фаз А-параметров от частоты производились с помощью программы Mathcad Prime 8 (расчётный лист представлен в приложении «Б»).
2.1.1 ИССЛЕДУЕМАЯ ЦЕПЬ ПАССИВНОГО ЛИИНЕЙНОГО
ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА
Для построения исходной исследуемой цепи (рисунок 1) необходимо зафиксировать величину сопротивления резистора R1 (R1) на одном целом значении из промежутка R1 [1000, 2000] Ом. В рамках задачи R1 = 1075 Ом.
7
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx»
Рисунок 1. Схема исследуемого пассивного линейного четырёхполюсника.
Для упрощения расчётов исходную цепь можно представить в следующем виде.
Рисунок 2. «Свёрнутая» схема исходной цепи.
Тогда сопротивления Z1(Z1) и Z2(Z2) будут рассчитываться по следующим формулам:
Z1 = R1 + j 2 π f L, |
(1) |
|||||
|
R2 |
|
−j |
|
|
|
Z2 = |
2 π f C |
|
, |
(2) |
||
R2 + |
|
−j |
|
|||
|
|
|
|
|
||
2 π f C
где j – мнимая единица (j = √−1);
f – частота источника;
8
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx»
L – индуктивность катушки индуктивности L1 (в рамках задачи L = 10 мГн);
R2 – сопротивление резистора R2 (в рамках задачи R2 = 10 Ом);
C – ёмкость конденсатора C1 (в рамках задачи C = 1 мкФ).
Дальнейший расчёт Z1(Z1) и Z2(Z2) и А-параметров необходимо произвести при частоте, равной трём, пяти и семи килогерцам.
2.1.2 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРА А11 ПАССИВНОГО ЛИНЕЙНОГО ЧЕТЫРЁХ ПОЛЮСНИКА
Необходимо рассчитать параметр А11 четырёхполюсника и построить графики зависимостей его модуля и фазы от частоты f [2, 8] кГц. Параметр А11 вычисляется по следующей формуле, при условии разомкнутости выходных зажимов (I2 = 0):
|
A11 = 1 + |
Z1 |
. |
|
|
|
|
(3) |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
Z2 |
|
|
|
|
|
|
Результаты вычислений параметра А11 |
при |
необходимых |
частотах |
||||||||
представлены в таблице 1 (приложение «В»). |
|
|
|
|
|
||||||
Модуль параметра А11 и его фаза вычисляется по следующим формулам: |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|A |
| = √Re(A )2 + Im(A |
11 |
)2 |
, |
(4) |
||||||
11 |
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
φA |
11 |
= arg(A11), |
|
|
|
|
(5) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где |A11| – модуль параметра А11;
Re(A11) – действительная часть параметра А11;
Im(A11) – мнимая часть параметра А11;
φA11 – фаза параметра А11, [радианы];
arg(A11) – аргумент параметра А11.
9
18.03.2023 «Отчёт_лабораторная_7.docx»
Графики зависимостей модуля и фазы параметра А11 представлены ниже
(рисунок 3 и рисунок 4).
Рисунок 3. График зависимости модуля параметра А11 от частоты.
10