Федеральное агентство рф по связи и информатизации

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

Е. А. Екимовских основы теории цепей

Методические указания по выполнению лабораторной работы по теме: «Исследование последовательных RC, RL и RLC - цепей при гармоническом воздействии, с помощью лабораторно установки NI ELVIS» для студентов всех форм обучения направлений

550400 Телекоммуникации и

654200 Радиотехника

Екатеринбург 2010

1. Цель работы:

Освоение методов расчета и экспериментальная проверка амплитудных и фазовых соотношений в линейных цепях при гармоническом воздействии. Исследование частотной характеристики простейшей цепи.

2. Литература.

2.1. Бакалов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов/ В.П.Бакалов, В.Ф. Дмитриков, Б.И. Крук. – М.: Радио и связь, 2007.

3. Основное оборудование.

3.1. Лабораторная установка NI ELVIS.

3.2.Осциллограф С1-73.

3.3. Персональный компьютер с программой виртуальных приборов «NI ELVISmx Instrument Launcher».

4. Подготовка к работе.

4.1. Повторить правила пользования осциллографом.

4.2. Повторить правила работы с лабораторной установкой NI ELVIS.

4.3. Повторить порядок работы с программой виртуальных приборов «NI ELVISmx Instrument Launcher»

4.4. Повторить методику измерения сдвига фаз в простых цепях.

4.5. Выполнить задания из пункта «Расчетная часть».

4.6. Ответить на контрольные вопросы.

5. Задание.

5.1. Расчетная часть.

5.1.1. Для последовательной RL – цепи определите:

1. Комплексное входное сопротивление Z_ВХ и сопротивления элементов Z_L, Z_R;

2. Комплексные ток и напряжения на элементах цепи;

3. Фазовый сдвиг  между током и приложенным напряжением;

4. Активную P, реактивную Q и полную S мощности.

Расчет схемы провести для двух частот – f₁ = 2 кГц, f₂ = 8 кГц, действующем значении приложенного напряжения U = 5 В. Параметры элементов узнать у преподавателя. Результаты расчетов занесите в таблицу 2.1.

5.1.2. Постройте векторные диаграммы:

1. Напряжений и тока двухполюсника;

2. Мощностей P, Q , S;

5.1.3. Повторите п.п. 5.1.1, 5.1.2 для последовательной RC – цепи.

5.1.4. Повторите п.п. 5.1.1, 5.1.2 для последовательной RLС – цепи.

5.1.5. Нарисовать схемы измерения разности фаз в RL, RC и RLC – цепях, с использованием макетной платы лабораторной установки NI ELVIS, реального осциллографа и виртуального вольтметра.

5.1.6. Нарисовать схемы измерения сопротивления R и L, с использованием макетной платы лабораторной установки NI ELVIS, и виртуального мультиметра.

5.2. Экспериментальная часть.

5.2.1. Покажите преподавателю схему измерения, разработанную дома, согласно пунктам 5.1.5 и 5.1.6

5.2.2. На макетной плате соберите схему для измерения величины сопротивлений R и катушки индуктивности L, выданные преподавателем.

5.2.3. После проверки схемы преподавателем, измерьте сопротивления R и L.

5.2.4. Запишите полученные результаты в отчет.

5.2.5. На макетной плате соберите схему последовательной RL – цепи, показанную на рисунке 2.1, используя элементы, полученные у преподавателя.

Рисунок 2.1 Схема для измерения сдвига фаз в RL, RC и RLC – цепях.

5.2.6. После проверки схемы преподавателем установите на виртуальном генераторе параметры воздействия: f₁=2кГц, U=5В.

5.2.7. Измерьте амплитудные (действующие) напряжения на элементах цепи. Определите величину тока по напряжению на резисторе R.

5.2.8. Измерьте разность фаз между током (напряжением на R) и приложенным к цепи напряжением осциллографа.

5.2.9. Нарисуйте в масштабе вид осциллограммы в отчет.

5.2.10. Результаты измерения занесите в таблицу 2.1.

Таблица 2.1.

Цепь	RL				RLC
Тип данных	Расчет		Эксперимент		Расчет		Эксперимент
	Um	φ	Um	φ	Um	φ	Um	φ
f=2кГц
f=8кГц

5.2.11. Повторите п.п. 5.2.6 - 5.2.10 при частоте f=8кГц.

5.2.12. На макетной плате, соберите RLC – цепь, по схеме разработанной дома, согласно пункту 5.1.5.

5.2.13. После проверки схемы преподавателем повторите п.п. 5.2.6. – 5.2.11.

5.2.14. На макетной плате соберите схему последовательной RC – цепи, по схеме разработанной дома, согласно пункту 5.1.5

5.2.15. После проверки схемы преподавателем, повторите измерения п.п. 5.2.6 – 5.2.8 для частот f = (2 – 16) кГц с шагом 2 кГц.

5.2.16. Полученные данные занесите в таблицу 2.2.

Таблица 2.2.

f, кГц	Um, В	φ, градусы
2
4
6
8
10
12
14
16