3.1 Методика измерения частотных (ачх и фчх) характеристик.

По определению частотная характеристика параметра цепи, есть зависимость от частоты отношения комплексной амплитуды отклика к комплексной амплитуде входного гармонического сигнала

H(jω) = Y_m/X_m.

Т.о. ЧХ есть функция комплексной переменной jω - комплексной частоты, и ее называют комплексной частотной характеристикой (КЧХ), которую в показательной форме можно записать следующим образом:

H(jω) = Y_m/X_m=(Y_mе^{j φy})/ (X_mе^{j φx}) = (Y_m/X_m)е^{j φ(ω)}

Из записанного следует, что комплексная функция состоит из двух действительных функций:

1. H(ω) = Y_m/X_m – АЧХ

2. φ(ω) = φ_y - φ_x - ФЧХ

Измерение АЧХ и ФЧХ с помощью генератора и осциллографа слишком трудоемко, значительно проще проводить измерения с помощью измеритель диаграмм Боде, входящего в состав виртуальной электронной лаборатории EWB. Передняя панель и его выводы показаны на рис.3.1.

В режиме измерения АЧХ (Magnitude) на экран выводится график зависимости от частоты отношения U_my/U_mx, где U_my -амплитуда гармонического сигнала по напряжению на выводах OUT - “ВЫХОД”, а U_mx – амплитуда гармонического сигнала по напряжению на выводах IN - “ВХОД”. В режиме измерения ФЧХ (Phase) на экран выводится график зависимости от частоты фазового сдвига между гармоническими сигналами по напряжению U_my на выводах “ВЫХОД”, и - U_mx на выводах “ВХОД”.

Н астройка измерителя заключается в выборе масштабов по осям: логарифмический ( кнопка LOG) или линейный ( кнопка LIN), и в выборе пределов измерения по вертикальной и горизонтальной осям с помощью кнопок в окошках F – максимальное значение и I – минимальное значение.

Измерение конкретных значений АЧХ и ФЧХ можно проводить с помощью вертикальной визирной линии, которая в исходном положении находится в начале координат и перемещается по экрану с помощью мыши или кнопками ←, →.

Значения измеряемой функции и ее аргумента в месте установки визирной линии индицируется в окошках в правом нижнем углу.

Р ис. 3.2

3.2. Схема и методика измерения частотных входных характеристик

К входным частотным характеристикам четырехполюсника относят КЧХ входного сопротивления Zвх(jω)= U_1m/I_1m. Она представляет собой зависимость от частоты комплексной амплитуды входного напряжения к комплексной амплитуда тока на входе. Отсюда следует, что АЧХ комплексной функции входного сопротивления есть Z(ω) =U_1m/I_1m ., а ФЧХ передаточной функции напряжений есть φ_к(ω).= φ_u1- φ_I1

Схема измерения частотных характеристик входного сопротивления четырехполюсника приведена на рис.3.3.

Для измерения входных характеристик клеммы ВЫХОД измерителя диаграмм Боде необходимо подсоединить ко входу исследуемого четырехполюсника, а клеммы ВХОД к дополнительному резистору R_доп на котором создается напряжение пропорцианальное входному току т.е. I_1mR_доп .

Отсюда следует, что измеряемая характеристика представляет собой комплексную функцию входного сопротивления:

U_1m/I_1m=Zвх(jω)

Если R_доп=1Ом, то результат измерения в Ом, если R_доп=1кОм, то результат измерения в кОм.

Рис.3.3.

На рис. 3.4 приведена схема измерения частотных характеристик входного сопротивления цепи, аналитический расчет которой был проведен в примере.

Р ис. 3.4

Н а рис.3.5. приведены графики результатов измерения АЧХ и ФЧХ входного сопротивления, которые получены в результате копирования графиков в режиме Analysis Graphs. Такие графики удобно использовать при оформлении отчета по курсовой работе

Рис. 3.5.