Указания по подготовке к защите. 3.1. Оформите отчет по лабораторной работе, который должен содержать:

3.1. Оформите отчет по лабораторной работе, который должен содержать:

- схемы исследуемых цепей,

- вывод расчетных формул для АЧХ и ФЧХ каждой цепи, расчет f _ГР,

- примерные графики АЧХ и ФЧХ анализируемых цепей,

- графики частотных характеристик, рассчитанные на ПК, с указанием на них f _ГР и полосы пропускания,

- выводы.

3.2. Подготовьтесь к ответу на вопросы и решению типовых задач, отражающих основное содержание работы.

 

Контрольные вопросы

1. Что называется комплексной передаточной функцией цепи H (j w)?

2. Дайте определение амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик цепи. Как они связаны с комплексной передаточной функцией?

3. Что называют полосой пропускания цепи? Как ее найти по графику АЧХ?

4. Как найти реакцию цепи на гармоническое воздействие, если известна комплексная передаточная функция цепи H (j w)?

5. Во сколько раз изменится выходная мощность цепи при уменьшении АЧХ в раз?

Лабораторная работа 6

 

компьютерный анализ частотных характеристик
последовательного колебательного контура
с использованием программы fastmean

Задание на самостоятельную подготовку

1.1. Изучите теоретические вопросы, связанные с явлением резонанса в последовательном колебательном контуре.

1.2. Рассчитайте резонансную частоту f ₀, добротность Q и ширину полосы пропускания 2D f * последовательного колебательного контура, схема которого приведена на рис. 6.1, по формулам

 

, Гц; ; , Гц.

 

Значения параметров контура приведены в табл. 6.1.

 

Таблица 6.1

 

Вариант	R, Ом	L, мГн	C, мкФ
	39,80	3,170	0,500
	25,20	2,000	0,790
	50,00	4,000	0,396
	33,16	2,640	0,600
	43,95	3,500	0,453
	56,50	4,500	0,352
	28,40	2,264	0,700
	66,00	5,280	0,300
	36,18	2,880	0,550

 

1.3. Рассчитайте частоты f _{max L} и f _{max C} , при которых напряжения индуктивности U_L и емкости U_C максимальны:

 

, Гц; , Гц.

 

1.4. Рассчитайте на резонансной частоте значения амплитудно-частотных характеристик, соответствующих передаточным функциям:

 

, , .

 

Результаты расчетов занесите в графу «Предварительный расчет» табл. 6.2.

Таблица 6.2

 

Предварительный расчет	Значение R	f 0	Q	2D f *	f max L	f max C
Ом	Гц	—	Гц	Гц	Гц	—	—	—
R
Результаты расчета на ПК	R
0,55 R				—	—		—	—
0,1 R

 

~

Рис. 6.1

Задание для работы в компьютерном классе

2.1. Войдите в ОС Windows. Двойным нажатием левой кнопки мыши загрузите программу FASTMEAN. Описание работы с программой приведено в приложении настоящих методических указаний.

2.2. Постройте на экране дисплея схему последовательного колебательного контура, приведенную на рис. 6.1, задайте значения параметров элементов (пп. 1, 2 приложения).

2.3. Рассчитайте и исследуйте влияние величины сопротивления R на частотные характеристики цепи, рассматривая в качестве выходной величины напряжение на резистивном сопротивлении R:

,

в диапазоне частот 100 Гц £ f £ 10 кГц (пп. 3, 4 приложения), выбрав число расчетных точек равным 1000. Для изменения параметра R используйте опцию «параметр» в меню «Расчет частотных характеристик» (п. 5 приложения). В качестве начального значения R введите уменьшенное в 10 раз – 0,1 R, а в качестве конечного – заданное значение R. Установите число графиков равное трем. Перерисуйте графики с экрана ПК вместе с масштабной сеткой.

2.4. Проведите детальный анализ частотных характеристик и в узком диапазоне частот, включающем полосу пропускания, выделив часть графиков вблизи резонансной частоты (п. 4 приложения). По полученным графикам, поочередно для каждого значения R, с помощью линейки определите максимальное значение амплитудно-частотной характеристики , резонансную частоту f ₀, при которой максимально, и граничные частоты f _–1 и f ₁ полосы пропускания, при которых

.

Рассчитайте ширину полосы пропускания контура 2D f * = f ₁ – f _–1.

Полученные значения , f ₀ и 2D f * занесите в графу «Результаты расчета на ПК» табл. 6.2. Найдите значения фазочастотных характеристик на резонансной частоте f ₀, на граничных частотах полосы пропускания f _–1 и f ₁ и запишите полученные значения в протокол. Обратите внимание, что максимальное значения АЧХ на резонансной частоте не изменяется при различных значениях резистивного сопротивления R.

2.5. Рассчитайте одновременно амплитудно-частотные характеристики цепи, используя в качестве выходных величин напряжения на индуктивности и на емкости:

,

в диапазоне частот 100 Гц £ f £ 10 кГц, выбрав число расчетных точек равным 1000. Перерисуйте их с экрана ПК вместе с масштабной сеткой.

2.6. Проведите детальный анализ частотных характеристик, выделив часть графиков вблизи резонансной частоты, и найдите по ним с помощью линейки частоты f _{max L} и f _{max C} , при которых и принимают максимальные значения. Занесите значения и в протокол. Найдите резонансную частоту f ₀, на которой равны значения амплитудно-частотных характеристик , и с помощью линейки определите эти значения. Занесите значения f _{max L} и f _{max C} , и в графу «Результаты расчета на ПК» табл. 6.2.

2.7. Исследуйте влияние величины добротности контура Q на амплитудно-частотные характеристики и . Для этого задайте значение параметра резистивного сопротивления контура R ₁ = 0,1 R, вследствие чего добротность контура увеличится в 10 раз. Рассчитайте одновременно характеристики и , используя в качестве выходных величин напряжения на индуктивности и на емкости, в диапазоне частот 100 Гц £ f £ 10 кГц, выбрав число расчетных точек равным 1000. Перерисуйте графики с экрана ПК вместе с масштабной сеткой.

2.8. Проведите детальный анализ частотных характеристик, выделив часть графиков вблизи резонансной частоты. Обратите внимание, что в узком диапазоне частот, включающем полосу пропускания, обе характеристики практически совпадают и имеют общий максимум на резонансной частоте. По полученным графикам с помощью линейки найдите значения f ₀, и запишите их в графу «Результаты расчета на ПК» табл. 6.2.