Работа с Боде-плоттером

На схему выводится уменьшенное изображение плоттера (рис.3,а). Плоттер имеет четыре зажима: два входных (IN) и два выходных (OUT). На экран плоттера выводится амплитуда и фаза отношения выходного напряжения к входному.

Если комплексная амплитуда входного напряжения

,

а комплексная амплитуда выходного

,

то на экране мы получим для относительной амплитуды

k_u = U_out/U_i

Рис.3

и для сдвига фаз

j=y_out-y_i.

Верхняя панель плоттера (MODE) определяет, АЧХ (в положении MAGNITUDE) или ФЧХ (в положении PHASE) будет выводиться на экран. Левая панель управления (VERTIKAL) определяет начальное (I - initial) и конечное (F - final ) значения вертикальной шкалы, а также масштаб - линейный или логарифмический. В зависимости от моды вертикальная шкала масштабируется в относительных единицах (MAGNITUDE) или в градусах (PHASE).

По горизонтальной шкале откладывается частота, органы управления горизонтальной и вертикальной шкалами идентичны.

В точке пересечения шкал расположен крестовидный курсор. Его координаты соответствуют начальному положению по вертикальной и горизонтальной осям и высвечиваются на информационных полях внизу справа. Курсор можно двигать стрелками расположенными слева от полей, либо “тащить” с помощью мыши, как это обычно делается в Windows. Совместив курсор с точкой на кривой мы получаем в окнах координаты точки.

С помощью плоттера нетрудно построить топографическую диаграмму для любой схемы. На диаграмме для схемы рис. 2,а базовая точка напряжения на входе (IN) всегда будет иметь координаты 1, 0°. Чтобы определить координаты точки соединения R и L нужно подключить плоттер как показано на рис. 3,б. В положении MAGNITUDE мы получим на экране плоттера амплитудно-частотную характеристику и подведя курсор к этой кривой (при начальном значении частоты 50 Гц) прочтем на информационном поле значение 0.71. Переключив моду плоттера в положение PHASE и установив пределы от 0° до -90°, получим , подведя курсор к кривой значение -45° (рис.3,г).

Задания к лабораторной работе

Задание 1.

Домашняя подготовка

1. Рассчитать цепи рис.4 при параметрах заданных в табл.1.

Рис.4

2. Построить топографические диаграммы для всех схем рис.4.

3. Построить временные диаграммы для напряжений в схеме , указанной в варианте (табл.1).

4. Построить частотные зависимости для тех же напряжений.

Таблица 1

Вариант	Схема	R , Ом	xL , Ом	xC , Ом
1	рис. 4, а	10	-	15
2	рис. 4, б	10	5	-
3	рис. 4, в	10	-	5
4	рис. 4, г	10	15	-
5	рис. 4, д	10	-	15
6	рис. 4, е	10	5	-
7	рис. 4, а	10	-	20
8	рис. 4, б	10	5	-
9	рис. 4, в	10	-	15
10	рис. 4, г	10	15	-
11	рис. 4, д	10	-	5
12	рис. 4, е	10	5	-

Лабораторное задание

1. Соберите на рабочем поле Workbench все схемы рис.4.

2. Определите комплексную амплитуду для векторов, определенных в п.2 домашней подготовки с помощью осциллографа.

3. Определите комплексную амплитуду тех же векторов, используя вольтметр и Боде-плоттер.

4. Снимите несколько точек АЧХ и ФЧХ для напряжений, вычисленных в п.2 домашней подготовки с помощью осциллографа.

5. Получите те же характеристики с помощью Боде-плоттера.

6. Считая, что в “черном ящике” из файла EWB\SINUS\BLACK1.CA3 заключена одна из схем рис. 4, разработайте методику определения того , какая из схем в нем находится.

7. Проведите измерение входного сопротивления для каждого из “черных ящиков”, представленных в файле EWB\SINUS\BLACK2.CA3. Как определить в каком из ящиков какая схема?

Вопросы для самопроверки

1. Как изменяется топографическая диаграмма для схемы вашего варианта с изменением частоты?

2. Показания вольтметров V1 и V2 представлены на рис. 5. Что покажет вольтметр VB3?

3. Показания амперметров А1 и А2 представленыф на рис. 5. Что покажет амперметр А3?

Рис. 5

Задание 2.

Домашняя подготовка

1. Рассчитать цепь рис 6, согласно вашему варианту табл.2 Определить все токи и напряжения в ветвях. Результаты занести в табл.3.

2. Рассчитать активные, реактивные и полные мощности для всех ветвей, пероверить балланс мощностей.

3. Построить по данным расчета векторную диаграмму для всех напряжений и временные диаграммы для входных напряжения тока и мощности.Результаты также занести в табл.3.

4. Рассчитать параметры простейших схем замещения для цепи с последовательно и параллельно включенными активным и реактивным элементом.

Таблица2

Номер варианта	R1 , Ом	С1 , мкФ	R2 , Ом	C2, мкФ	R3, Ом	L3, мГн	RL3, Ом	f, Гц
1	270	1	120	1	110	11	14	500
2	220	2	120	1	130	25	34	300
3	360	1	110	1	82	40	31	400
4	300	1	75	1	110	23	22	500
5	330	2	110	1	82	48	33	200
6	330	2	110	1	110	51	35	300
7	270	3	120	1	110	62	43	200
8	330	1	180	1	75	54	34	400
9	180	2	75	1	75	43	31	500
10	180	3	110	1	110	49	11	200
11	220	1	110	1	75	26	22	400
12	270	1	75	1	120	51	32	300

Таблица 3

U1, В

I1, A

yi1, град

U2.3, В

I2, A

yi2, град

I3, A

yi3, град

P1, Вт

P2, Вт

P3, Вт

Q1, ВАР

Q2, ВАР

Q3, ВАР

P1, ВА

Лабораторное задание

1. Собрать на рабочем поле Workbench схему вашего варианта.

2. Определить комплексную амплитуду векторов, необходимых для построения топографической диаграммы, используя вольтметр и Боде-плоттер. Занести данные в табл.4.

Таблица 4

	Узел
	b	c	d	e	f	g
U, B
j,°

3. Получите осциллограммы входного тока и напряжения. Покажите угол j на этих осциллограммах.

Рис. 6

Вопросы для самопроверки

1. Какую схему замещения вы можете предложить для пассивной части вашей цепи? Приведите пример более простой схемы , имеющей ту же схему замещения.

2. Как проверить правильность определения положения точек b и c топографической диаграммы?

3. Покажите, как иллюстрируется топографической диаграммой 2-ой закон Кирхгофа.

4. Как изменится топографическая диаграмма, если поменять местами R1 и C1.

5. Какую ветвь нужно дополнительно подключить к зажимам a и e, чтобы ток источника совпал по направлению с э.д.с.?

Задание 3.

Домашняя подготовка

1. Определите входное сопротивление схемы рис. 7,а и рис. 7,б при коэффициенте предачи зависимого источника тока равном 10.

2. Как измениться входное сопротивление схемы рис.7,б при увеличении коэффициента передачи зависимого источника тока до 100?

Рис.7.

Лабораторное задание

1. Соберите на рабочем поле Workbench схемы рис.7.

2. Определите экспериментально входное сопротивление для каждой из схем.

3. Получите осциллограммы входного и выходного токов.