Хід роботи
Зібрати вимірювальну схему згідно Рис. 6.1.
Рис.1. Зібрана схема в середовищі Ltspice.
Змінюючи частоту вхідної напруги, знайти значення fвх, при яких Uвих досягає свого максимального і мінімального значень.
Рис.2. Графік АЧХ схеми.
З даного графіку можемо побачити, що мінімальне значення Uвих при 10кГц ≈ 333.362mV і максимальне його значення при 10МГц ≈ 500mV
Отриманий інтервал (fmax, fmin) розділити на 7...10 частин. У кожній точці fi вимірити |Uвих|, |Uвх| і результати вимірів занести в таблицю.
Таблиця 1. Значення Uвих при різних частотах.
Точка №
|
f (кГц)
|
Uвих (mV)
|
Uвих (V)
|
K(ω)
|
1
|
10
|
333
|
0,333
|
0,333
|
2
|
50
|
342
|
0,342
|
0,342
|
3
|
100
|
363
|
0,363
|
0,363
|
4
|
250
|
429
|
0,429
|
0,429
|
5
|
500
|
473
|
0,473
|
0,473
|
6
|
750
|
487
|
0,487
|
0,487
|
7
|
1000
|
492
|
0,492
|
0,492
|
8
|
2500
|
498
|
0,498
|
0,498
|
9
|
5000
|
499
|
0,499
|
0,499
|
10
|
10000
|
500
|
0,500
|
0,500
|
Розрахувати K(w). Побудувати АЧХ і ФЧХ за результатами експерименту.
Приклад розрахунку K(w). (AC=1 В)
Розрахувати теоретично залежності K(w) і (w) і побудувати АЧХ і ФЧХ. Порівняти їх з експериментальними АЧХ і ФЧХ.
Маємо малюнок схеми.
|
1
|
2
|
3
|
1
|
G1
|
-G1
|
0
|
2
|
-G1
|
G1+G3+1/pL1
|
-1/PL1
|
3
|
0
|
-1/PL1
|
1/pL1+G2
|
R1 = R2 = R3 = 1(кОм) = 1000 Ом
G = 1/R; L1 = L = 1(мГн) =
=
= w
=
= 2w
Висновок
Під час виконання лабораторної роботи зібрали схему в середовищі Ltspice, подивилися як змінюється з частотою вихідна напруга, взяли 10 точок, розрахували коефіцієнт передачі для них і для перевірки значень теоретично їх розрахували. Деякі показники значень у деяких точках не збігаються, але в основному тенденція переходу та підвищення напруги зберігається. На це могло вплинути похибки при вимірюванні в середовищі в якому ми досліджували схему, похибка округлень або через великі числа в розрахунках.
Лабораторна робота
з ОТК №7
на тему:
«ОДИНАРНИЙ КОЛИВАЛЬНИЙ КОНТУР»
.
____________________
Київ 2022
Мета роботи: дослідити АЧХ і ФЧХ послідовного та паралельного коливального контуру, визначити резонансну частоту, знайти добротність послідовного контуру.
Прилади та матеріали: коливальний контур, осцилограф, джерело живлення, генератор, проводи, магазин опорів, індуктивностей і конденсаторів.
Теоретична частина
Коливальним контуром називають електричний ланцюг, що складається з елементів, здатних запасати електричну та магнітну енергію, і в якій можуть збуджуватися електричні коливання. Еквівалентна схема найпростішого коливального контуру складається з ємності, індуктивності та опору.
Коливальні контури знайшли найширше застосування в радіоелектроніці в якості різних частотно-виборчих систем, тобто, систем, у яких амплітуда відгуку ланцюга може різко зміниться, коли частота зовнішнього впливу досягає деяких значень, які визначаються параметрами ланцюга. Явище різкого зростання амплітуди відгуку називається амплітудним резонансом.
У теорії ланцюгів зазвичай використовується інше визначення резонансу. Під резонансом розуміють такий режим роботи електричного кола, що містить ємності й індуктивності, при якому реактивні складові вхідних опору і провідності дорівнюють нулю, тобто, відсутня зсув фаз між напругою і струмом на вході коливального контуру. Такий резонанс називають фазовим. Частоти, відповідні фазовому і амплітудному резонансів, як правило, близькі і в деяких
ня.
Практична частина
Завдання 1: Дослідити амплітудно-частотні характеристики послідовного коливального контуру. Визначити добротність. Побудувати графіки.
1). Для індуктивності (С = 10000 пФ; R = 62 Ом; L = 2,6 мгн)
Таблиця 1: Залежність коефіцієнта посилення від частоти.
f, кГц
|
2
|
5
|
8
|
10
|
13
|
15
|
18
|
20
|
21
|
23
|
25
|
28
|
32
|
35
|
36
|
39
|
K
|
0,2
|
1,2
|
2,7
|
3,9
|
4,5
|
5,1
|
6,3
|
8,7
|
9,9
|
13
|
16
|
20
|
16
|
10
|
6, 1
|
2, 1
|
2). Для конденсатора (С = 10000 пФ; R = 62 Ом; L = 2,6 мгн)
Таблиця 2: Залежність коефіцієнта посилення від частоти.
f, кГц
|
10
|
14
|
16
|
20
|
24
|
26
|
27
|
28
|
30
|
35
|
40
|
50
|
60
|
80
|
100
|
K
|
1, 2
|
1,4
|
1,6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5
|
4,7
|
8,4
|
21, 7
|
16,6
|
7,8
|
3,4
|
1,9
|
0,7
|
0, 6
|
0, 2
|
0, 1
|
3). Для опору (С = 10000 пФ; R = 62 Ом; L = 2,6 мгн)
Таблиця 3: Залежність коефіцієнта посилення і різниці фаз від частоти
f, кГц
|
6
|
8
|
9
|
10
|
12
|
14
|
16
|
19
|
K
|
0,0 3
|
0,0 5
|
0,0 6
|
0, 09
|
0, 12
|
0,14
|
0, 15
|
0, 18
|
Dj, o
|
66,6
|
59,4
|
55,8
|
54
|
52,2
|
45
|
43,2
|
36
|
f, кГц
|
25
|
26
|
27
|
28
|
30
|
33
|
35
|
K
|
0,57
|
0, 91
|
0,79
|
0, 66
|
0, 52
|
0, 41
|
0,28
|
Dj, o
|
23,4
|
10,8
|
16,2
|
25,2
|
109,8
|
118,8
|
126
|
Графік 1. АЧХ для L, З
Графік 2. АЧХ для опору
Графік 3. ФЧХ для опору
З графіка 1 видно, що резонансна частота f р, = 26 кГц.
Визначення добротності послідовного контуру:
(С = 10 000 пФ; R = 62 Ом; L = 2,6 мгн).
Добротність розрахуємо двома способами:
1-й спосіб: використовуючи параметри контуру:
Отримуємо, що Q = 8,14
2-й спосіб: за отриманою АЧХ контуру:
Q = f 0 / f 0,7
Отримуємо, що Q = 13,73
Завдання 2: Дослідити амплітудно-частотну (АЧХ) та фазово-частотну (ФЧХ) характеристики паралельного коливального контуру. Визначити період загасання при подачі сигналу з імпульсного генератора. Побудувати графіки.
Паралельний контур. (С = 10000 пФ; R = 1 кОм; L = 2,6 мгн)
Таблиця 4: Залежність коефіцієнта посилення і різниці фаз від частоти.
f, кГц
|
1, 2
|
2
|
3
|
5
|
7
|
10
|
14
|
18
|
K
|
0,02
|
0,0 4
|
0,0 7
|
0, 12
|
0, 15
|
0,20
|
0, 31
|
0, 62
|
Dj, o
|
77,4
|
55,8
|
54
|
45
|
46,8
|
36
|
32,4
|
32,4
|
f, кГц
|
23
|
25
|
29
|
30
|
35
|
40
|
50
|
K
|
0,95
|
0, 87
|
0,77
|
0, 64
|
0, 51
|
0, 47
|
0,33
|
Dj, o
|
14,4
|
21,6
|
30,6
|
18
|
18
|
18
|
18
|
Графіки представлені нижче
Графік 4. АЧХ паралельного контуру
Графік 5. ФЧХ для паралельного контуру
За отриманими даними можна визначити резонансну частоту.
f p = 23 кГц.
Визначення добротності паралельного контуру:
(С = 10 000 пФ; R = 1 кОм; L = 2,6 мгн).
Знову розрахуємо добротність Q двома способами:
1-й спосіб:
Q = f 0 / f 0,7 = 1,92
2-й спосіб:
Q = f 0 / f 0,7= 2, 35
Висновки:
1. Був досліджений послідовний коливальний контур, отримані амплітудно-частотні та фазово-частотні характеристики, визначена резонансна частота, що дорівнює 26 кГц. Розбіжності з теорією лежать в межах допустимої похибки. Графіки, отримані в ході роботи, збігаються з очікуваним результатом.
2. Досліджено паралельний коливальний контур. Для нього також були побудовані АЧХ і ФЧХ. Визначено резонансна частота f p = 23 кГц.
3. Досліджено та замальований відгук послідовного та паралельного контурів на імпульсний вплив. За отриманим графіком визначено період загасання контуру при даних параметрах Т = 18 * 10 -6 с.
4. За отриманими даними визначені добротності послідовного та паралельного контуру. Відмінності між значеннями добротності були пояснені вище.
Достарыңызбен бөлісу: |