2 Ход работы
2.1 Исследование ФНЧ
2.1.1 Ознакомился с исходными данными своего варианта, приведёнными в таблице 1.
2.1.2 В соответствии с исходными данными своего варианта произвел расчёт параметров элементов Т– образного ФНЧ согласно следующим формулам:
;
2.1.3 Открыл программу EWB 5.12 и схему ФНЧ в EWB 5.12, находящуюся в папке «Лабораторная работа № 5». Зарисовал схему ФНЧ с учетом рассчитанных параметров.
2.1.4 Установил номиналы электрорадиоэлементов в соответствии с расчетами и таблицей 1, а действующее значение выходного переменного напряжения генератора (входного переменного напряжения фильтра Uвх), равным 1В.
Таблица 1
|
Вариант |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
||||||||
|
Частота среза fcр, кГц |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
||||||||
|
Сопротивление нагрузки Rн, кОм |
40 |
45 |
48 |
50 |
56 |
60 |
68 |
1.5 |
2.2 |
4.7 |
5.6 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Рисунок 4 – Т-образный ФНЧ
2.1.5 Изменяя частоту генератора (частоту входного сигнала) с помощью мультиметра произвел измерения действующих значений выходного переменного напряжения фильтра Uвых при различных частотах f входного сигнала. Частоту изменял так, чтобы зафиксировать прозрачную и непрозрачную полосы фильтра. Данные измерений занес в таблицу 2. Рассчитал значения модуля коэффициента передачи ФНЧ согласно выражению:
K = Uвых:/ Uвх
Таблица 2
|
f, кГц |
1 |
10 |
15 |
20 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
30 |
50 |
|
Uвых, В |
1 |
1.05 |
1.23 |
1.57 |
1.44 |
1.29 |
1.11 |
0.95 |
0.8 |
0.68 |
0.44 |
0.07 |
|
К |
1 |
1.05 |
1.23 |
1.57 |
1.44 |
1.29 |
1.11 |
0.95 |
0.8 |
0.68 |
0.44 |
0.07 |
2.1.6 По данным таблицы 2 построил АЧХ ФНЧ.
2.2 Исследование ФВЧ.
2.2.1 В соответствии с исходными данными своего варианта произвел расчёт параметров элементов Т– образного ФВЧ согласно следующим формулам:
2.2.2 Открыл схему ФВЧ в EWB 5.12, находящуюся в папке «Лабораторная работа № 5», и зарисовал ее с учетом рассчитанных параметров.
Рисунок 5 – Т-образный ФВЧ
2.2.3 Повторить пункты 2.1.4, 2.1.5 для ФВЧ.
Результаты измерений занести в таблицу 3.
Таблица 3
|
f, кГц |
1 |
5 |
10 |
15 |
20 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
30 |
50 |
|
Uвых, В |
0 |
0.004 |
0.04 |
0.14 |
0.4 |
0.6 |
0.75 |
0.9 |
1 |
1.2 |
1.35 |
1.5 |
1.1 |
|
К |
0 |
0.004 |
0.04 |
0.14 |
0.4 |
0.6 |
0.75 |
0.9 |
1 |
1.2 |
1.35 |
1.5 |
1.1 |
2.2.4 По данным таблицы 3 построил АЧХ
2.3 Исследование полосового фильтра( ПФ).
2.3.1 Ознакомился с исходными данными своего варианта, приведёнными в таблице 4.
Таблица 4
|
Вариант |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
|
Частота среза fc1, кГц |
12 |
16 |
20 |
22 |
25 |
35 |
40 |
45 |
|
Частота среза fc2, кГц |
14 |
18 |
22 |
25 |
30 |
40 |
45 |
50 |
|
Сопротивление нагрузки Rн, Ом |
2000 |
3000 |
5000 |
2000 |
3000 |
5000 |
2000 |
3000 |
2.3.2 В соответствии с исходными данными своего варианта произвел расчёт параметров элементов Т– образного ПФ согласно следующим формулам
ω1= 1.256×105 с-1 ω2= 1.382×105 с-1
ω0= 1.317×105 с-1 С1=72.6 пФ
С2=31.75 нФ L1= 794 мГн
L2=2 мГн f0= 21 кГц
Рисунок 6 – Т-образный ПФ
2.3.3 Открыл схему ПФ в EWB 5.12, находящуюся в папке «Лабораторная работа № 5» и зарисовал ее с учетом рассчитанных параметров.
2.3.4 Повторил пункты 2.1.4,2.1.5 для ПФ. Результаты занес в таблицу 5.
Таблица 5
|
f, кГц |
1 |
10 |
15 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
25 |
30 |
50 |
|
Uвых, В |
0 |
0.001 |
0.002 |
0.5 |
0.5 |
2.28 |
0.15 |
0.03 |
0.007 |
0.001 |
0 |
|
К |
0 |
0.001 |
0.002 |
0.5 |
0.5 |
2.28 |
0.15 |
0.03 |
0.007 |
0.001 |
0 |
2.3.4 По данным таблицы 5 построил АЧХ.
2.4 Исследование активных фильтров (АФ).
2.4.1 Открыл файл «схема_пункт_2.4.1.ewb» и зарисовал схему
Рисунок 7– Схема активного фильтра
2.4.2 Повторить пункты 2.1.4, 2.1.5 для данного АФ. Результаты занес в таблицу 7.
Таблица 7
|
f, Гц |
0.1 |
1 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
100 |
300 |
500 |
1000 |
|
Uвых, В |
10 |
9.98 |
9.6 |
8.7 |
6.6 |
5 |
3.9 |
3.2 |
1.4 |
0.25 |
0.1 |
0.025 |
|
К |
10 |
9.98 |
9.6 |
8.7 |
6.6 |
5 |
3.9 |
3.2 |
1.4 |
0.25 |
0.1 |
0.025 |
2.4.3 По данным таблицы 7 построил АЧХ АФ. Обратил внимание на то, что модуль коэффициента передачи фильтра К в области низких частот больше единицы и определяется соотношением сопротивлений R2 и R1.По АЧХ сделал вывод о типе данного АФ и определил частоту среза.
Вывод: данный фильтр является фильтром нижних частот, так как с увеличением частоты коэффициент передачи напряжения уменьшается.
2.4.4 Открыл файл «схема_пункт_2.4.4.ewb» и зарисовал схему.
Рисунок 8 – Схема активного фильтра
2.4.5 Повторил пункты 2.1.4, 2.1.5 для данного АФ. Результаты занес в таблицу 8.
Таблица 8
|
f, кГц |
0.1 |
1 |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
|
Uвых, В |
0.2 |
2.2 |
7.5 |
9.1 |
9.6 |
9.8 |
9.9 |
9.95 |
9.96 |
9.97 |
9.98 |
9.99 |
|
К |
0.2 |
2.2 |
7.5 |
9.1 |
9.6 |
9.8 |
9.9 |
9.95 |
9.96 |
9.97 |
9.98 |
9.99 |
2.4.6 По данным таблицы 8 построил АЧХ АФ. Обратил внимание на то, что модуль коэффициента передачи фильтра К в области верхних частот больше единицы и определяется в основном соотношением реактивных сопротивлений емкостей C2 и C1. По АЧХ сделал вывод о типе данного АФ и определил частоту среза.
Вывод: данный фильтр является фильтром верхних частот, так как с увеличением частоты коэффициент передачи напряжения увеличивается.
