Порядок выполнения работы

А. В лаборатории

1. Используя типы фильтров (ФНЧ тип Т, ФВЧ тип П) и номиналы индуктивностей и емкостей (L₁ и C₁) собрать сначала фильтр нижних частот. Рассчитать сопротивление согласованной нагрузки и установить это значение на переменном резисторе R_{h 2}, измеряя сопротивление мультиметром.

2. Снять амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики при согласованной нагрузке. Результаты измерений записать в табл. 1.

3. По измеренной АЧХ определить частоту среза. Подать на вход фильтра сигнал прямоугольной формы с частотой повторения, равной 0,1f_с. Наблюдать на осциллографе и зарисовать форму сигналов на входе и выходе фильтра.

4. Установить частоту повторения равной 2f_c. Зарисовать осциллограммы сигналов на входе и выходе фильтра.

5. Увеличить значение сопротивления нагрузки в 2 раза. Повторить измерения по п.2.

6. Собрать схему фильтра высоких частот. Рассчитать и установить сопротивление согласованной нагрузки. Повторить исследования по п. 2.

7. Исследовать прохождение прямоугольного сигнала через фильтр высоких частот на частотах повторения 0,1 f_c и 2 f_c.

Таблица 1

Наименование фильтра	f,кГц	0,05	0,5	1	…	20
ФНЧ	U1
	U2
	φ
ФВЧ	U1
	U2
	φ

Б. Дома

1. Начертить принципиальные схемы ФВЧ, ФНЧ, ПФ и ЗФ.

2. Построить графики, полученные в результате эксперимента АЧХ и ФЧХ фильтров, а также графики зависимостей затухания а(ω)= =ln K(ω) [Нп] и коэффициента фазы b(ω) = – φ(ω).

3. По результатам расчета построить для заданных элементов фильтров графики зависимостей а(ω), b(ω) и сравнить их с полученными в результате эксперимента. Объяснить расхождение результатов.

4. Для всех фильтров построить полученные в результате расчета зависимости Z_ст(ω) и Z_сп(ω) от частоты.

5. Используя спектральный анализ, объяснить изменение формы прямоугольных импульсов при прохождении через фильтры.

6. Сформулировать и записать выводы по результатам экспериментов и расчетов.

7. Повторить п. 2–7 на компьютере, используя программу EWB. Рассчитать АЧХ и коэффициент затухания ФПЧ в программе Mathcad (см. приложение).

8. С хема для компьютерного моделирования фильтров показана на рис.3.

При компьютерном моделировании заданный фильтр необходимо включить между узлами 3 и 1. Напряжения на входе и выходе измеряют вольтметрами V_I и V₂ в режиме измерения переменного напряжения (АС). Входной сигнал подают с функционального генератора. Форму и амплитуду сигнала контролируют осциллографом. Разность фаз измеряют Боде-плоттером. Пределы изменения фазы следует установить от +360° до – 360°. Масштабы по вертикальной и горизонтальной оси линейные. Перемещением вертикальной визирной линии установить текущую частоту измерения и считать значение фазы. Панель Боде-плоттера на частоте 5 кГц показана на рис.4.

Для просмотра формы АЧХ и ФЧХ можно использовать режим «AC Frequency Analysis».