Набор лабораторных работ №1 / 1Laba / Лаба1_отчет
.docГосударственный комитет РФ по высшему образованию
Санкт-петербургский Государственный Электротехнический Университет “Лэти”
Исследование RC и RL цепей
Отчет по лабораторной работе №1
Студент группы 2211
Захаров Д.В.
Санкт-Петербург
2005 год
Цель работы
Проведение анализа электрических RC- и RL-цепей при помощи программы MicroCap (анализ частотных характеристик (AC-анализ), расчёт передаточных функций по постоянному току (DC-анализ) и анализ переходных процессов (Transient Analysis)).
Основные сведения
-
АЧХ
Если
рассматривать цепь общего вида, то
– входной гармонический сигнал,
– выходной гармонический сигнал.
(1) по закону Ома
(2) передаточная функция
(3) модуль передаточной функции
Импедансы элементов цепей:
|
Цепь |
№1 |
№2 |
№3 |
№4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Используя полученные данные, находим передаточный функции:
,
,
,
(4)
Подставляем передаточные функции в формулу для АЧХ:
(5)
-
Граничная частота
Граничной
частотой является такая частота
гармонического сигнала на входе цепи
с амплитудой
,
при которой амплитуда выходного сигнала
равняется
.
Поэтому для каждой рассматриваемой
цепи необходимо потребовать, чтобы:
(6)
Исходные данные
-
Данные из заданий на работу
Граничная частота: 98 Гц
-
Добавленные самостоятельно
Учитывая
формула для расчета граничной частоты
и АЧХ (приведенных выше) мы видим, что
должно выполняться условие
следовательно получаем следующие
значения номиналов
Ом
мкФ.
Порядок выполнения работы (план эксперимента)
Перед тем как анализировать цепи необходимо рассчитать значения входящих в них элементов. Это делается с помощью Амплитудно-Частотного анализа и данного нам значения граничной частоты (значения приведены в пункте 2).
В ходе Амплитудно-Частотного анализа получаем графики АЧХ (отображающие формулы АЧХ, приведенные выше).
Проводится анализ переходных процессов: выбираем период импульса учитывая частоту основной гармоники при разложении периодического сигнала в ряд Фурье. С помощью программы MicroCap получаем графики выходных сигналов.
Делаем выводы по проделанной работе.
Расчетная часть
АЧХ цепей 1 и 2
-
Анализ переходных процессов
Входной импульс
На вход
цепи, начиная с момента
,
подается сигнал в виде повторяющегося
импульса
Выходной сигнал
В ходе
работы было установлена эквивалентность
цепей одного вида друг другу. Это
выполняется в том случае, если передаточные
функции цепи идентичны друг другу, а
для этого надо чтобы
При уменьшении значения импеданса конденсатора и увеличении значения импеданса катушки индуктивности с увеличением частоты пропускная способность у верхней пары цепей ухудшается. а у нижней – улучшается.
При выбранном периоде, каждая из цепей вносит заметные искажения в подаваемый на вход сигнал. Сигнал на выходе верхних цепей сглаживается благодаря плавной зарядке/разрядке конденсатора параллельного (по отношению к источнику) контура (зарядке/разрядке индуктивности последовательного контура). Как видно периодический выходной сигнал релаксирует вверх по шкале напряжения, что вызвано тем, что протекание тока по цепи в прямом направлении преобладает.
В отличие от выше рассмотренного выходного сигнала нижних цепей на своём графике резкие изломы. Участки скачкообразного изменения напряжения соединяют кривые, обусловленные зарядкой/разрядкой конденсатора (индуктивности).