Робоче згасання чотириполюсника (ЧП) визначають як

Рисунок 1.1

 

опорі навантаження є

. (1.5)

 

Відповідно (1.4) . Тому

 

,

 

тобто

. (1.6)

 

Для абсолютного рівня струму можна показати, що

 

. (1.7)

Таким чином, для обчислення p_S і p_I достатньо знати величину і величину p_U на навантаженні (нагадаємо, що R ₀ відоме і дорівнює 600 Ом). Вимірювання p_U виконується спеціальним приладом – покажчиком рівня (ПР). Відзначимо, що за виміряним p_U і розрахованим p_S можна розрахувати величини напруги, струму і потужності.

 

В; (1.8)

 

мА; (1.9)

 

мВ×А. (1.10)

 

1.2 Вимірювальна установка

Для виконання вимірювань збирається коло за схемою, наведеною на рисунку 1.1. Параметри генератора: Е_г = 1,55 В, R_г = 600 Ом. Вимірювання проводяться на частоті 800 Гц.

Як Z _н використовується чисто активний опір R_н, величину якого встановлюють по черзі рівною 100, 200, 400, 600, 800, 1000 та 1400 Ом.

 

Завдання

1.3.1 Підготувати до роботи генератор і ПР та встановити частоту вихідного сигналу генератора, яка дорівнює 800 Гц.

1.3.2 Зібрати вимірювальну установку відповідно схеми, наведеної на рисунку 1.1.

1.3.3 Для кожного значення Z _н, вказаного в розділі 1.2, виміряти абсолютний рівень напруги.

1.3.4 Для кожного значення Z _н обчислити p_I ,p_S і величини U, I, S відповідно напруги на навантаженні, струму і потужності в ньому.

1.3.5 Побудувати в одних координатних осях графіки залежностей p_U, p_I,p_S від .

1.3.6 Побудувати в одних координатних осях графіки залежностей U, I, S від .

1.4 Зміст звіту

У звіті по роботі необхідно представити:

1) схему вимірювальної установки;

2) розрахункові формули;

3) дані вимірювань і результати розрахунків у вигляді таблиці 1.1:

4) вказані в розділі 3 графіки залежностей;

5) висновки по роботі.

 

Таблиця 1.1

, Ом	PU, Нп		U, B		PS, Нп	PI, Нп		I, мА	S, мВА

 

1.5 Контрольні питання

1.5.1 Що називається відносним рівнем?

1.5.2 Що називається абсолютним рівнем?

1.5.3 Якої величини потужності, струми і напруги, що приймаються за опорні (нульового рівня)? Як вони зв’язані друг з другом?

1.5.4 Одиниці вимірювання рівнів.

1.5.5 Якими співвідношеннями зв’язані непер і децибел?

1.5.6 До виходу генератора (Е_г = 10 В, R_г = 600 Ом) підімкнений активний опір величиною R_х. Підімкнений паралельно йому ПР із вхідним опором R_вх = 600 Ом показує 1,5 Нп. Розрахуйте R_х.

1.5.7 Маємо ПР із R_вх = 600 Ом, магазин опорів і генератор з невідомими Е_г і R_г. Як знайти Е_г і R_г?

1.5.8 ПР підімкнено до виходу завідомо справного генератора (Е_г = 1 В, R_г = 500 Ом) і при R_вх = 600 Ом показав мінус 0,35 Нп. Чи справний ПР, якщо припустима похибка його показань складає 0,01 Нп? Чи можна ПР вважати справним, якщо в положенні перемикача вхідного опору “Високоомний” (R_вх >> R_г) за тих же умов він показує 0,3 Нп?

 

 

2 РОБОТА №2. ДОСЛІДЖЕННЯ ЧАСТОТНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ТРИЕЛЕМЕНТНИХ РЕАКТИВНИХ ДВОПОЛЮСНИКІВ

 

Мета роботи – експериментальне визначення частотних характеристик триелементних реактивних двополюсників і залежності цих характеристик від параметрів елементів.

2.1 Теоретичні основи роботи

Триелементний реактивний двополюсник (ТРДП) будується у відповідності до однієї з чотирьох можливих схем, наведених на рис.2.1, а – г (див. підручники [3,4]).

 

Рисунок 2.1

 

Кожний ТРДП має одну частоту резонансу w_р і одну частоту антирезонансу w_А. При відомих параметрах схеми ТРДП величини w_р і w_А знаходяться відповідно з рівнянь і . Для схем а) – г) результати наведені в таблиці 2.1.

 

Таблиця 2.1

Частота	Схема
а	б	в	г
wр
wА

 

2.2 Вимірювальна установка

Для виконання вимірювань збирається коло за схемою, наведеною на рисунку 2.2. Покажчик рівня (ПР) позначений тут як ПР. Зразковий вимірювальний опір R_В служить для обчислення струму в колі за виміряною напругою на ньому; величина R_В дорівнює 100 Ом. Величина R_Г дорівнює 600 Ом. Параметри елементів ТРДП обираються такими, щоб і лежали в межах 2....11 кГц.

 

 

Рисунок 2.2

 

 

Завдання

2.3.1 Підготувати до роботи генератор, ПР і фазометр.

2.3.2 Зібрати вимірювальну установку (варіант схеми ТРДП задає викладач). Записати у звіт величини індуктивностей і ємностей ТРДП.

2.3.3 В діапазоні частот 0,3...15 кГц виміряти абсолютний рівень р _URB напруги на резисторі R_B, абсолютний рівень p _UZ напруги на ТРДП, аргумент j опору ТРДП.

2.3.4 Розрахувати залежність .

2.3.5 Побудувати в одних осях графіки залежностей і j (f).

 

 

2.4 Зміст звіту

У звіті з роботи необхідно представити:

1) схему вимірювальної установки;

2) розрахункові формули;

3) дані вимірювань і результати розрахунків у вигляді таблиці 2.2;

4) вказані в розділі 2.3 графіки залежностей;

5) висновки по роботі.

 

 

Таблиця 2.2

Параметри схеми	f, кГц	p URB, Нп	p UZ, Нп	j, гра- дус	Ik, мА	Uk, B	, кОм
Інд., Гн	Ємн., мкФ	fp, кГц	fА, кГц
				0,3
0,4
...
...

 

2.5 Контрольні запитання

1 Що таке канонічні реактивні двополюсники?

2 Що таке нулі і полюси частотних характеристик?

3 Скільки частот резонансу і антирезонансу має n- елементний канонічний реактивний двополюсник?

4 Загальні властивості частотних характеристик канонічних реактивних двополюсників.

5 Теорема Фостера.

6 Вплив втрат на частотні характеристики реактивних двополюсників.

7 Потенціально-еквівалентні і потенціально-зворотні реактивні двополюсники.

 

 

3 РОБОТА №3. ВИМІРЮВАННЯ РОБОЧОГО ЗГАСАННЯ

ЧОТИРИПОЛЮСНИКА

 

Мета роботи – експериментальне визначення робочого згасання чотириполюсника методом відомого генератора.

3.1 Теоретичні основи роботи

Робоче згасання чотириполюсника (ЧП) визначають як

 

, Нп (3.1)

 

, Дб. (3.2)

 

Тут S₀ - повна потужність, яка виділяється у зразковому опорі навантаження при безпосередньому живленні навантаження від генератора з внутрішнім опором , за умови, що = (рисунок 3.1);

 

S₂ – повна потужність, яка виділяється у реальному опорі навантаження , підімкненому до того ж генератора через досліджуваний ЧП (рисунок 3.2).

 

 

 

Рисунок 3.1 Рисунок 3.2

 

 

Як можна показати, робоче згасання обчислюється за формулою

, (3.3)

 

де – абсолютний рівень напруги, яка дорівнює половині ЕРС генератора; – абсолютний рівень напруги на навантаженні.

 

3.2 Вимірювальна установка

Для виконання вимірювань складається коло за схемою, наведеною на рисунку 3.3. ЧП збирається за схемою, наведеною на рисунку 3.4, при цьому значення параметрів елементів обираються у відповідності з таблицею 3.1. У цій же таблиці наведені схеми і значення параметрів елементів двополюсників, які використовуються як . Номер варіанта задається викладачем.

 

Рисунок 3.3

 

 

Рисунок 3.4

 

Завдання

 

3.3.1 Підготувати до роботи генератор і ПР.

3.3.2 Зібрати вимірювальну установку. Записати у звіт заданий викладачем номер варіанта і відповідні йому значення параметрів елементів схеми.

3.3.3 За технічним описанням генератора визначити значення і Е _Г. Обчислити . Записати три вказані величини у звіт.

3.3.4 В діапазоні частот 0.3 20 кГц виміряти абсолютний рівень напруги на навантаженні.

3.3.5 За відомою схемою навантаження і величинами параметрів її елементів розрахувати значення на тих самих частотах, на яких було виміряно .

3.3.6 Для кожної з вказаних вище частот розрахувати величину робочого згасання ЧП. Побудувати графік залежності .

Таблиця 3.1

Ва-рі- ант	, Ом	, Гн	, Ом	, мкФ	Навантаження
		0,026		0,01
		0,026		0,0082
		0,013		0,02
		0,1		0,0026
		0,0318		0,01

 

3.4 Зміст звіту

У звіті з роботи необхідно представити:

1) схему вимірювальної установки (замість відображається схема двополюсника, який було використано у ході експерименту);

2) розрахункові формули;

3) дані вимірювань і результати розрахунків у вигляді таблиці 5.2, а також значення параметрів елементів ЧП і навантаження;

4) графік залежності ;

5) висновки по роботі.

 

 

Таблиця 3.2

ЕГ, В	, Ом	, Нп	f, кГц	, Нп	, Ом			, Нп
			0,3
			0,4
			...
			20,0

 

 

3.5 Контрольні запитання

1 В яких одиницях вимірюється згасання сигналів?

2 Що таке робоче згасання?

3 Дати визначення власного згасання, внесеного згасання, згасання передачі, згасання входу.

4 Як обчислити , знаючи , і усі характеристичні параметри досліджуваного ЧП?

5 Які умови рівності робочого і власного згасання?

6 Відповідно до технічного описання, генератор має = 50 Ом і про включенні згідно з рис.3.1 забезпечує напругу 1 В на активному навантаженні величиною 50 Ом. Розрахуйте Е _Г і .

7 Кожний з опорів Г-подібного ЧП дорівнює 100 Ом. ЧП ввімкнений між генератором з = 75 Ом і навантаженням з = 50 Ом. Обчислити даного ЧП.

 

 

4 РОБОТА №4. ВИЗНАЧЕННЯ ПЕРВИННИХ І ВТОРИННИХ ПАРАМЕТРІВ ОДНОРІДНОЇ ДВОПРОВІДНОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ЛІНІЇ

 

Мета роботи – експериментальне визначення первинних і вторинних параметрів електричної лінії методом короткого замикання і холостого ходу.

 

4.1 Теоретичні основи роботи

З точки зору теорії електричних кіл відрізок однорідної двопровідної електричної лінії представляє собою симетричний чотириполюсник (ЧП) з власною сталою передачі (l – довжина відрізку лінії; – коефіцієнт поширення) і характеристичним опором Z _X, який дорівнює хвильовому опору лінії [3,4]. Найбільш простий метод експериментального визначення величин g _c та Z _B – метод короткого замикання (КЗ) і холостого ходу (ХХ). Він полягає у вимірюванні вхідних опорів ЧП і відповідно при замкненому накоротко і при розімкненому виході ЧП і в подальшому визначенні шуканих величин з виразів

, (4.1)

 

(4.2)

 

Для розрахунку сталої передачі слід, представивши в показниковій формі як , обчислити власне згасання ЧП за однією з формул:

(4.3)

Потім обчислюємо власний коефіцієнт фази:

 

. (4.4)

 

Відмітимо, що подальший розрахунок справедливий тільки для випадку, коли , де l – довжина хвилі в досліджуваній лінії. У підсумку після обчислення величини кілометричних згасання a і коефіцієнта фази b розраховуємо як

; (4.5)

; (4.6)

Коефіцієнтом поширення є

. (4.7)

 

За відомими величинами вторинних параметрів і та відомою кутовою частотою ω нескладно визначити первинні параметри як

 

, (4.8)

, (4.9)

, (4.10)

 

. (4.11)

Дослідження в лабораторних умовах деяких реальних електричних ліній (наприклад, лінії телефонного зв’язку або рейкового кола) практично неможливо. В подібному випадку використовують штучну лінію – еквівалент електричної лінії, що являє собою симетричний чотириполюсник, у якого А-параметри з достатньою точністю дорівнюють А-параметрам досліджуваної ділянки реальної лінії.

 

4.2 Вимірювальна установка

Для виконання вимірювань слід скласти коло за схемою, наведеною на рисунку 4.1. Як чотириполюсник підключимо штучну лінію, яку зібрано за схемою, наведеною на рисунку 3.4, при цьому значення параметрів елементів оберемо у відповідності з таблицею 3.1 (дані графи “Навантаження” у цій роботі не використовуємо!). Номер варіанта задає викладач. Довжина еквівалентної лінії складає 10 км. Величина R_B дорівнює 100 Ом. Вимірювання виконуємо на частотах 300, 400 та 500 герців.

 

 

Рисунок 4.1

 

Завдання

4.3.1 Підготувати до роботи генератор, ПР і фазометр.

4.3.2 Зібрати вимірювальну установку. Записати у звіт значення параметрів елементів штучної лінії (ШЛ).

4.3.3 Для кожної з вказаних у п.4.2 частот виконати вимірювання у відповідності до пунктів 4.3.4, 4.3.5.

4.3.4 При замкненому ключі К виміряти абсолютний рівень p _URB напруги на резисторі , абсолютний рівень p _UZ напруги на вході ШЛ і аргумент j вхідного опору ШЛ.

4.3.5 Розімкнути ключ К і знову виміряти величини, вказані в п.4.3.4.

4.3.6 Використовуючи експериментальні дані і співвідношення (4.1) – (4.11), а також вираз

|Z_BX| = R_B · exp (p _URB - p _UZ ),

 

розрахувати вторинні і первинні параметри електричної лінії, еквівалентної використаній у ході експерименту ШЛ.

4.3.7 За результатами розрахунків побудувати графіки залежностей , , , .

 

4.4 Зміст звіту

У звіті з роботи необхідно представити:

1) схему вимірювальної установки;

2) розрахункові формули;

3) дані вимірювань і результати розрахунків у вигляді таблиці 4.1, а також значення параметрів елементів ШЛ;

4) вказані в розділі 4.3 графіки залежностей;

5) висновки по роботі.

 

Таблиця 4.1

Експериментальна частина

Розрахункова частина

f, Гц

Ре-жим

pUZ, Нп

pURB,   Нп

j, гра- дус

, Ом

a, Нп/ км

b, рад/ км

,   Ом

, Ом/ км

, Гн/ км

, См/ км

, Ф/ км

кз

хх

...аналогічно для інших частот

 

 

4.5 Контрольні запитання

1 Що таке електрична лінія?

2 Перелічити первинні параметри лінії. Який їх фізичний сенс?

3 Перелічити вторинні параметри лінії. Який їх фізичний сенс? Як вони зв’язані з первинними параметрами?

4 Зобразити графіки частотних залежностей вторинних параметрів.

5 Відрізок лінії як чотириполюсник. Його параметри у формі [А] (їх зв’язок із вторинними параметрами).

6 Описати процедуру визначення первинних і вторинних параметрів лінії методом короткого замикання і холостого ходу.

7 Деякий кабель на частоті 3 кГц має такі параметри: R₀=72,2 Ом/км; L₀ =0,845 мГн/км; G₀= 2,8 мкСм/км, C₀ = 33 нф/км. Розрахуйте, яким буде на цій частоті вхідний опір замкненого на кінці відрізка такого кабелю довжиною 2 км.

 

5 РОБОТА №5. ДОСЛІДЖЕННЯ ФІЛЬТРІВ НИЖНІХ І ВЕРХНІХ ЧАСТОТ ТИПУ К

 

Мета роботи – експериментальне визначення частотних залежностей робочого згасання та вхідного опору фільтрів нижніх і верхніх частот типу К.

5.1 Теоретичні основи роботи

Поширеними схемами побудови фільтрів нижніх частот (ФНЧ) типу К є схеми симетричних Т-подібної (рисунок 5.1) і П-подібної (рисунок 5.2)

 

Рисунок 5.1 Рисунок 5.2

 

ланок. Те ж саме відноситься до схем побудови фільтрів верхніх частот (ФВЧ) типу К (див. рисунок 5.3 – 5.4). Кожна з вказаних схем, зважаючи

 

 

Рисунок 5.3 Рисунок 5.4

на свою симетрію, характеризується тільки двома власними параметрами – характеристичним опором і власною постійною передачі , де – власне згасання фільтра, – власний коефіцієнт фази. Формули для розрахунку величин , та наведені в рекомендованих підручниках [3, 4], там же наведені формули для розрахунку частот зрізу ω _ср та номінального характеристичного опору ρ. Ці формули знадобляться для розрахунків, що мають бути зроблені в ході виконання роботи.

 

5.2 Вимірювальна установка

 

Для виконання вимірювань збирають коло за схемою, наведеною на рисунку 5.5. Резистори (опором 1000 Ом кожний) утворюють подільник

 

Рисунок 5.5

 

напруги, який дозволяє безпосередньо вимірювати рівень . Вибір обумовлений тим, що при цьому вказані опори ненабагато відрізняються від в більшій частині смуги пропускання фільтра типу К і, таким чином, дозволяють в даній смузі організовувати для фільтра режим роботи, близький до узгодженого по входу і виходу. При цьому робоче згасання фільтра дорівнює

 

. (5.1)

 

Вимірювання рівня напруги на резисторі дозволяє обчислити вхідний струм фільтра, необхідний разом з напругою для обчислення модуля вхідного опору фільтра.

Покажчики рівня (ПР) підключаються у вказані місця робочої схеми (рисунок 5.5) усі одночасно. В роботі досліджуються П-подібний ФНЧ і Т-подібний ФВЧ, при цьому значення параметрів елементів задаються викладачем у відповідності до таблиці 5.1. Вимірювання виконуються в діапазоні частот 0,3....30 кГц.

 

 

Таблиця 5.1

Варіант	ФНЧ	ФВЧ
0,5 С, мкФ	L, Гн	2С, мкФ	L, Гн
	0,06	0,026	0,01	0,037
	0,1	0,037	0,1	0,026
	0,1	0,013	0,0026	0,1
	0,4	0,1	0,1	0,013
	0,06	0,0318	0,06	0,0318
	0,1	0,0318	0,1	0,003
	0,1	0,026	0,0082	0,054
	0,5	0,054	0,1	0,026

Завдання

5.3.1 Підготувати до роботи генератор і ПР.

5.3.2 Зібрати вимірювальну установку, ввімкнувши в неї П-подібний ФНЧ. Записати у звіт вказаний викладачем номер варіанта і відповідні йому значення параметрів елементів схеми. Розрахувати величину r і частоту зрізу. Установити в колі значення і .

5.3.3 В діапазоні частот 0,3.....30 кГц виміряти величини , , і .

5.3.4 Замінити у вимірювальній установці П-подібний ФНЧ на Т-подібний ФВЧ. Записати у звіт значення параметрів елементів схеми. Розрахувати величину r і частоту зрізу. Установити в колі значення і .

5.3.5 Виконати вимірювання відповідно до пункту 5.3.3.

5.3.6 Розрахувати частотні залежності робочих згасань досліджуваних фільтрів, користуючись формулою (5.1). Розрахувати частотні залежності модулів вхідних опорів цих фільтрів, користуючись формулою

 

. (5.2)

 

5.3.7 За відомими величинами параметрів елементів досліджуваних фільтрів розрахувати залежності і в п’яти точках діапазону 0,3....30 кГц кожну (значення частот задаються викладачем).

5.3.8 Для кожного з досліджуваних фільтрів окремо побудувати графіки залежностей і (в одних координатних осях), і (також в одних координатних осях).

ПРИМІТКА: Якщо на виконання цієї лабораторної роботи відведено дві академічні години, то виконання операцій, пов’язаних з вимірюванням і розрахунком , не є обов’язковим.

5.4 Зміст звіту

У звіті по роботі необхідно надати:

1) схему вимірювальної установки і досліджуваних фільтрів;

2) розрахункові формули;

3) дані вимірювань і результати розрахунків у вигляді таблиці 5.2 для кожного з досліджуваних фільтрів окремо;

4) вказані у розділі 5.3 графіки залежностей;

5) висновки.

 

 

Таблиця 5.2

Вид фільтра: ФНЧ, ФВЧ (Т-под., П-под.) Номер варіанта:	Величині параметрів елементів:........................
Параметри фільтра: r= Ом; = кГц
f, кГц	, Нп	, Нп	, Нп	, Нп	Нп	, Нп	, Ом	, Ом
0,3 . . . 30,0

 

5.5 Контрольні питання

1 Умови пропускання і затримки ланцюжкових фільтрів. Частоти зрізу.

2 Г-, Т-, П-подібні схеми ФНЧ і ФВЧ типу К.

3 Частотні залежності власного згасання ФНЧ і ФВЧ типу К.

4 Частотні залежності власного коефіцієнта фази ФНЧ і ФВЧ типу К.

5 Частотні залежності характеристичного опору ФНЧ і ФВЧ типу К.

6 Вивести формулу (5.2). (Вказівка: розгляньте, як визначаються величини і за допомогою вимірювальної установки, що використовується в роботі).

 

6 РОБОТА №6. ДОСЛІДЖЕННЯ СМУГОВО-ПРОПУСКАЮЧОГО ФІЛЬТРА ТИПУ К

 

Мета роботи – експериментальне визначення частотних залежностей робочого згасання і вхідного опору смугово-пропускаючого фільтра типу К.

 

6.1 Теоретичні основи роботи

Смугово-пропускаючі фільтри (СПФ) типу К будуються за схемами Г-подібної напівланки, П-подібної і Т-подібної ланок. Схема останньої зображена на рис.6.1. Ця ланка з огляду на поперечну симетрію характеризу-

 

 

Рисунок 6.1

 

ється тільки двома власними параметрами – власною сталою передачі = = a_c + jb_c (де – власне згасання фільтра, – власний коефіцієнт фази) і характеристичним опором . Формули для розрахунку величин , та наведені в рекомендованих підручниках [3, 4], там же наведені формули для розрахунку частот зрізу ω _ср та номінального характеристичного опору ρ. Ці формули знадобляться для розрахунків, що мають бути зроблені в ході виконання роботи.

6.2 Вимірювальна установка

Для виконання вимірювань складають коло за тією ж самою схемою, яка використовується в роботі №5 (рисунок 5.5). Покажчики рівня (ПР) підключаються у вказані місця робочої схеми усі одночасно. В роботі досліджується Т-подібний СПФ типу К, значення параметрів елементів якого задаються викладачем відповідно до таблиці 6.1.Вимірювання виконуються в діапазоні частот 0,3....30 кГц. Робоче згасання обчислюється за формулою (5.1).

 

Таблиця 6.1

Варіант	0,5 , Гн	2 , мкФ	, Гн	, мкФ
	0,026	0,1	0,037	0,06
	0,026	0,06	0,074	0,2
	0,013	0,1	0,1	0,0156
	0,1	0,0026	0,013	0,02
	0,0318	0,06	0,006	0,3
	0,0318	0,1	0,006	0,6
	0,054	0,5	0,026	1,0

Завдання

6.3.1 Підготувати до роботи генератор і ПР.

6.3.2 Зібрати вимірювальну установку. Записати у звіт вказаний викладачем номер варіанта і відповідні йому величини параметрів елементів схеми. Розрахувати величини r, , . Установити в колі числові значення і .

6.3.3 В діапазоні частот 0,3....30 кГц виміряти величини , , та .

6.3.4 Розрахувати частотну залежність робочого згасання фільтра, що досліджується, користуючись формулою (5.1). Розрахувати частотну залежність модуля вхідного опору цього фільтра, користуючись формулою (5.2).

6.3.5 За відомими величинами параметрів елементів досліджуваного фільтра розрахувати залежності в п’яти точках діапазону 0,3....30 кГц кожну (значення частот задаються викладачем).

6.3.6 Побудувати графіки залежностей та .

 

6.4 Зміст звіту

У звіті по роботі необхідно представити:

1) схеми вимірювальної установки і досліджуваного фільтра;

2) розрахункові формули;

3) дані вимірювань і результати розрахунків у вигляді таблиці 6.2;

4) вказані в підрозділі 6.3 графіки залежностей;

5) висновки по роботі.

 

 

Таблиця 6.2

Номер варіанта:_____ Величини параметрів елементів:_________
Параметри фільтра: r= Ом; = кГц; = кГц
f, кГц	, Нп	, Нп	, Нп	, Нп	Нп	, Нп	, Ом	, Ом
0,3 . . . . 30,0

6.5 Контрольні запитання

1 Умови пропускання і затримки ланцюжкових фільтрів. Частоти зрізу.

2 Г-, Т- і П-подібні схеми СПФ типу К. Спрощені схеми СПФ.

3 Частотні залежності власного коефіцієнта фази СПФ типу К.

4 Частотні залежності власного згасання СПФ типу К.

5 Частотні залежності характеристичного опору СПФ типу К.

6 Довести справедливість співвідношення (5.2). (Вказівка: розгляньте, як визначаються величини і за допомогою використаної в роботі вимірювальної установки).

 

 

7 РОБОТА №7. ДОСЛІДЖЕННЯ ФІЛЬТРА ТИПУ m

 

Мета роботи – експериментальне визначення частотних залежностей робочого згасання і вхідного опору паралельно-похідного фільтра нижніх частот типу m.

7.1 Теоретичні основи роботи

У порівнянні з фільтрами типу К фільтри типу m дозволяють одержати:

1) слабку частотну залежність характеристичного опору в значній частині смуги пропускання (це поліпшує узгодженість фільтра з активним частотонезалежним опором навантаження);

2) швидке зростання власного згасання аж до нескінченного значення на частоті при переході від смуги пропускання до смуги затримування (це поліпшує вибірність фільтра). Але при віддаленні від у глибину смуги затримування величина знову понижується, що є загальним недоліком фільтрів даного типу.

Більш детальну інформацію щодо фільтрів типу m можна знайти в рекомендованих підручниках [3, 4].

У цій роботі досліджується фільтр нижніх частот (ФНЧ) типу m, виконаний за схемою Г-подібної паралельно-похідної напівланки (рис.7.1).

 

Рисунок 7.1

 

Параметри і характеристики цього фільтра визначаються за допомогою таких співвідношень:

- частота нескінченного згасання

 

; (7.1)

 

- частота зрізу

, (7.2)

де

; (7.3)

 

 

власне згасання

 

(7.4)

 

де W – нормована частота, що визначається співвідношенням

 

(7.5)

 

Введемо номінальний характеристичний опір

 

; (7.6)

 

Тоді характеристичний опір зі сторони затискачів 1 – 1¢ дорівнює

 

. (7.7)

7.2 Вимірювальна установка

Для виконання вимірювань складають коло за тією ж самою схемою, яка використовується в роботі №5 (рисунок 5.5). Покажчики рівня (ПР) підключаються у вказані місця робочої схеми усі одночасно. Значення параметрів елементів досліджуваного фільтра задаються викладачем у відповідності до таблиці 7.1. Вимірювання виконуються у діапазоні частот 0,3...30 кГц. Робоче згасання обчислюється за формулою (5.1).

 

Таблиця 7.1

Варіант	0,5 L1, Гн	2С1, мкФ	0,5 С2, мкФ
	0,054	0,021	0,06
	0,054	0,1	0,5
	0,026	0,06	0,1
	0,0318	0,015	0,06
	0,026	0,1	1,0
	0,1	0,02	0,1
	0,013	0,082	0,4
	0,0318	0,06	0,1

 

Завдання

7.3.1 Підготувати до роботи генератор і ПР.

7.3.2 Зібрати вимірювальну установку. Записати у звіт вказаний викладачем номер варіанта і відповідні йому величини параметрів елементів схеми. Розрахувати величини r, , і .

7.3.3 В діапазоні частот 0,3....30 кГц виміряти величини , , і .

7.3.4 Розрахувати частотну залежність робочого згасання досліджуваного фільтра, користуючись формулою (5.1). Розрахувати частотну залежність модуля вхідного опору цього фільтра, користуючись формулою

 

. (7.8)

7.3.5 За відомими величинами параметрів елементів досліджуваного фільтра розрахувати залежність в п’яти точках діапазону 0,3....30 кГц і залежність в п’яти точках смуги пропускання (значення частот задаються викладачем).

7.3.6 Побудувати графіки залежностей і .

3.4 Зміст звіту

У звіті по роботі необхідно представити:

1) схеми вимірювальної установки і досліджуваного фільтра;

2) розрахункові формули;

3) дані вимірювань і результати розрахунків у вигляді таблиці 7.2;

4) вказані в розділі 7.3 графіки залежностей;

5) висновки.

 

Таблиця 7.2

Номер варіанта_____. Величини параметрів елементів: ____________.
r=...Ом; m =...; =... кГц; =... кГц
f, кГц	, Нп	, Нп	, Нп	, Нп	Нп	, Нп	, Ом	, Ом
0,3 . . . . 30,0

 

 

7.5 Контрольні запитання

1 Умови пропускання і затримки ланцюжкових фільтрів. Частоти зрізу.

2 Методика отримання послідовно- та паралельно-похідних ланок типу m із ланок типу К.

3 Частотні залежності власного згасання ФНЧ і ФВЧ типу m при різних значеннях параметра m.

4 Частотні залежності власного коефіцієнта фази ФНЧ і ФВЧ типу m при різних значеннях параметра m.

5 Частотні залежності характеристичних опорів Г-, Т-, П-подібних ФНЧ і ФВЧ типу m.

6 Переваги і недоліки фільтрів типу m.

7 Вимірювання робочого згасання чотириполюсників методом відомого генератора і методом Z: схеми вимірювальних установок, їх обґрунтування.

8 Доведіть справедливість співвідношення (7.8). (Вказівка: роздивіться, як визначаються величини і за допомогою використаної в роботі вимірювальної установки).

 

 

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

 

1. Положення щодо організації підготовки, проведення та захисту лабораторних робіт в Українській державній академії залізничного транспорту. – Харків: УкрДАЗТ, 2007.

2. Коновалов Є.В., Козар Л.М. Студентська навчальна звітність. Текстова частина (пояснювальна записка). Загальні вимоги до побудови, викладення та оформлення. – Харків: УкрДАЗТ, 2004.

3. Електротехніка та електромеханіка систем залізничної автоматики [Текст] / М.М. Бабаєв, М.Г. Давиденко, Г.І. Загарій [та ін.]. – Харків: УкрДАЗТ, 2011.

4. Бабаєв М.М., Давиденко М.Г., Загарій Г.І., Соболєв Ю.В. Лінійні електричні кола пристроїв автоматики та зв’язку. – Харків: УкрДАЗТ, 2007.