Metodichka_EiE_LR

Модуль коефіцієнта передачі напруги для режиму холостого ходу визначається з (5.9) так:

5.2.3 У роботі використовується джерело змінного струму, вольтметри V1 і V2 для вимірювання напруг, амперметри А1 і А2 для вимірювання струму, графопобудовник для вимірювання кута зсуву фаз.

5.3 Порядок виконання роботи

Лабораторна робота включає такі види робіт: експериментальні дослідження кіл (рис.5.4 -5.7), обробку результатів експерименту, теоретичні розрахунки сталих чотириполюсника та порівняльний аналіз експериментальних та теоретичних результатів.

Всі експериментальні дослідження та теоретичні розрахунки проводяться при однаковій частоті сигналу f (за варіантом табл.5.1).

5.3.1 Експериментальні дослідження Досліджувані електричні кола змінного струму складаються із

з’єднаних джерела сигналу низької частоти та Т-подібного чотириполюсника (рис.5.4 -5.7). Схема досліджуваного чотириполюсника (рис.5.3 за варіантом) під час усіх досліджень залишається незмінною.

Завданням експерименту є вимірювання вхідних та вихідних струмів та напруг на контактах чотириполюсника в режимах холостого ходу та короткого замикання, а також вимірювання кута зсуву фаз між досліджуваними величинами струмів та напруг. При проведенні досліджень слід звернути увагу на різне підключення графопобудовника у кожній схемі.

При дослідженні АЧХ та ФЧХ проводиться вимірювання вхідної та вихідної напруг та кута зсуву фаз між ними при зміні частоти вхідного сигналу.

Рисунок 5.3 — Варіанти схем досліджуваних чотириполюсників

5.3.1.1 Дослідження чотириполюсника при холостому ході При дослідженні чотириполюсника на холостому ході проводиться два

досліди. У першому досліді (рис.5.4) визначаються величини, необхідні для експериментального визначення сталої A11. У другому досліді (рис.5.5)

визначаються величини, необхідні для експериментального визначення сталої A21 .

Зібрати електричне коло за схемою рис.5.4. До вхідних клем 1-1' підключити джерело змінної напруги та вольтметр V1. До вихідних клем 2-2' підключити вольтметр V2.

Рисунок 5.4 — Схема дослідження чотириполюсника

у режимі холостого ходу на виході для визначення сталої A11

Після перевірки кола (рис.5.4) викладачем задати частоту вхідного сигналу за варіантом. Встановити значення вхідної напруги U10 =10В.

Виміряти значення вихідної напруги U20 та кут зсуву фаз між вхідною та вихідною напругами 10 (5.9). Отримані дані записати до першої частини

табл.5.2.

Зібрати електричне коло за схемою рис.5.5. До вхідних клем 1-1' через амперметр А1 підключити джерело змінної напруги. До вихідних клем 2-2' підключити вольтметр V2. Звернути увагу на те, що підключення графопобудовника змінено. При цьому вимірюється не кут зсуву фаз 20 , а

кут 20 , значення якого перевищує 900 по модулю.

Після перевірки кола викладачем встановити значення вхідної напруги U10 =10 В. Виміряти значення вхідного струму I10 та кут зсуву фаз 20 .

та записати до табл.5.2 (знак кута для кола, у якого Z3 містить ємність „+‖, а для кола, у якого Z3 містить індуктивність „-‖).

Рисунок 5.5 — Схема дослідження чотириполюсника

у режимі холостого ходу на виході для визначення сталої A21

Таблиця 5.2 — Результати дослідження кола при холостому ході на виході

5.3.1.2 Дослідження чотириполюсника при короткому замиканні При дослідженні чотириполюсника при короткому замикані на виході

проводиться два досліди. У першому досліді (рис.5.6) визначаються величини, необхідні для експериментального визначення сталої A12 . У

другому досліді (рис.5.7) визначаються величини, необхідні для експериментального визначення сталої A22 .

Зібрати електричне коло за схемою рис.5.6. До вхідних клем 1-1' підключити джерело змінної напруги та вольтметр V1. Між вихідними клемами 2-2' підключити амперметр А2. Звернути увагу на зміну підключення графопобудовника.

Рисунок 5.6 — Схема дослідження чотириполюсника

у режимі короткого замикання на виході для визначення сталої A12

Після перевірки кола викладачем встановити значення вхідної напруги U1K =10 В. Виміряти значення вихідного струму I2K та кут зсуву фаз між

вхідною напругою та вихідним струмом 1K . Отримані дані записати до першої частини табл.5.3.

Таблиця 5.3 — Результати дослідження кола при короткому замиканні на виході

Зібрати електричне коло за схемою рис.5.7. До вхідних клем 1-1' через амперметр А1 підключити джерело змінної напруги. Між вихідними клемами 2-2' включити амперметр А2. У схемі (рис.5.7) підключення графопобудовника змінено таким чином, що вимірюється не кут зсуву фаз

табл.5.3. Визначити кут зсуву фаз між вхідним та вихідним струмом

та записати до табл.5.3.

Рисунок 5.7 — Схема дослідження чотириполюсника

урежимі короткого замикання на виході для визначення сталої A22

5.3.1.3Дослідження АЧХ та ФЧХ чотириполюсника

Зібрати електричне коло за рис.5.4. До вхідних клем 1-1' підключити джерело змінного струму. До вихідних клем 2-2' підключити вольтметр V2. Після перевірки кола викладачем задати найменшу частоту вхідного сигналу

5.3.2 Обробка результатів експерименту. При обробці результатів експериментів сталі мають бути записані у показниковій формі (модуль розраховується, а кут зсуву фаз записується з досліду).

5.3.2.1 Обробка результатів досліду холостого ходу за п.5.3.1.1. Сталі A11 та A21 розраховуються за даними вимірювань (табл.5.2) за формулами,

вказаними у табл.5.5. Результати розрахунків записати у відповідні клітинки табл.5.5.

Таблиця 5.5 — Результати розрахунку А-параметрів за результатами дослідів холостого ходу та короткого замикання

формулами, вказаними у табл.5.5. Результати розрахунків записати у відповідні клітинки табл.5.5.

5.3.2.3 Обробка результатів дослідження АЧХ та ФЧХ за п.5.3.1.3. Модуль коефіцієнта передачі напруги розрахувати за (5.15) для кожного значення частоти, вказаного у табл.5.4. Результати розрахунку внести у відповідні клітинки цієї таблиці. На основі отриманих даних побудувати графіки АЧХ та ФЧХ.

5.3.3 Теоретичні розрахунки сталих чотириполюсника

Теоретичні розрахунки сталих чотириполюсника проводяться відповідно до варіантів (табл.5.1) за формулами, вказаними в табл.5.6. При теоретичному розрахунку сталі мають бути записані у показниковій формі.

Таблиця 5.6 — Результати розрахунку А-параметрів за параметрами елементів чотириполюсника та частотою сигналу

5.3.4 Порівняльний аналіз результатів Порівняти результати розрахунків сталих чотириполюсника за даними

табл.5.5 та 5.6. Зробити висновки.

5.4 Зміст звіту

Звіт має містити:

—назву роботи;

—мету роботи;

—дані варіанта завдання;

—схеми електричні принципові досліджуваних кіл;

—результати експериментальних досліджень (табл.5.2 -5.4) ;

—дані розрахунку результатів експерименту (табл.5.5);

—дані теоретичного розрахунку (табл.5.6)

—висновки.

5.5Контрольні запитання та завдання

1.Яке електричне коло називають чотириполюсником?

2.Якими параметрами характеризується чотириполюсник?

3.Який фізичний зміст та розмірність А-параметрів чотириполюсника?

4.Які існують методи визначення сталих чотириполюсника?

5.Які параметри чотириполюсника застосовуються для опису частотних властивостей чотириполюсника?

6.Який чотириполюсник є симетричним?

7.Які реальні електричні та електронні пристрої можуть розглядатися як чотириполюсники?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №6

ДОСЛІДЖЕННЯ НЕЛІНІЙНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ КІЛ ПОСТІЙНОГО СТРУМУ

6.1 Мета роботи

Дослідження принципів аналізу стаціонарного режиму нелінійного електричного кола при різних способах з’єднання елементів та експериментальна перевірка параметрів цих кіл.

6.2 Підготовка до виконання роботи

Під час підготовки до лабораторної роботи необхідно опрацювати теоретичний матеріал розділу дисципліни „Нелінійні кола постійного струму‖, ознайомитися із змістом лабораторної роботи та підготувати бланк звіту.

Нелінійні електричні кола — це електричні кола, які містять хоча б один нелінійний резистивний елемент, струм та напруга на якому пов’язані залежністю, яка відрізняється від лінійної.

Особливістю аналізу нелінійних кіл постійного струму є те, що параметри нелінійних елементів кола визначаються статичними вольтамперними характеристиками (ВАХ) цих елементів. Розрахунок нелінійних кіл постійного струму здійснюється графоаналітичним та аналітичним методами з урахуванням законів Ома та Кірхгофа.

При аналізі нелінійних кіл змінного струму треба враховувати особливості роботи нелінійного елемента при різкій зміні струму, для чого вивчаються їх динамічні ВАХ. Наявність в колі змінного струму хоча б одного нелінійного елемента спричиняє амплітудні викривлення сигналу на виході кола порівняно із заданим вхідним сигналом. Процеси в нелінійних колах змінного струму описуються нелінійними диференціальними рівняннями, складеними за законами Кірхгофа.

Типовими представниками нелінійних елементів є напівпровідникові прилади, до яких зокрема належать напівпровідникові діоди і транзистори.

6.2.1 На рис. 6.1 зображена ВАХ нелінійного резистивного елемента. Властивості нелінійних резистивних двополюсників можуть бути охарактеризовані статичним Rст та динамічним (диференціальним) Rд

а динамічний опір