Порядок выполнения работы.

1. Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями. Уяснить (вспомнить) формулы, по которым можно вычислить основные параметры контура.

 

2. В отчёте по лабораторной работе начертить электрическую схему испытания контура с соблюдением правил выполнения электрических схем. В схему должны быть включены необходимые измерительные приборы (Рис. 2).

 

Рис. 2. Принципиальная схема исследования параллельного колебательного контура.

При исследовании свойств последовательного колебательного контура, параллельно катушке индуктивности и параллельно конденсатору необходимо подключить вольтметры (мультиметры в режиме вольтметра переменного напряжения), а последовательно с элементами контура следует включить миллиамперметр (мультиметр в режиме амперметра переменного напряжения). На схеме укажите номинальные значения элементов, входящих в состав колебательного контура.

 

3. При исследовании свойств последовательного колебательного контура, параллельно катушке индуктивности и параллельно конденсатору необходимо подключить вольтметры (мультиметры в режиме вольтметра переменного напряжения), а последовательно с элементами контура следует включить миллиамперметр (мультиметр в режиме амперметра переменного напряжения). На схеме укажите номинальные значения элементов, входящих в состав колебательного контура.

 

4. В рабочем окне программы схемотехнического моделирования построить схему анализа контура в соответствии с принципиальной схемой (Рис. 3).

 

 

Рис. 3. Пример построения схемы исследования последовательного колебательного контура с использованием программы схемотехнического моделирования.

 

 

5. В качестве источника сигнала использовать функциональный генератор. В качестве вольтметров и амперметра используйте мультиметры. Форма сигнала – синусоидальная, амплитуда выходного напряжения 10 В.. В случае затруднений при построении схемы обратитесь к дополнительной информации, к рисункам, к приложению.

 

6. Параллельно одному из элементов контура (параллельно катушке индуктивности) подключить измеритель частотных характеристик (Bode Plotter). Этот прибор используется в начальной части работы для определения ориентировочных значений частоты резонанса и диапазона частот, в пределах которого необходимо проводить измерения.

Примечание.

В тех случаях, когда для определения свойств колебательного контура применяются реальные измерительные приборы (генератор синусоидальных колебаний, высокочастотные вольтметры), резонансная частота находится путём плавного вращения рукоятки изменения частоты генератора и контроля тока в контуре. Частота сигнала, при которой ток в контуре достигает наибольшего значения, является резонансной частотой. В случае использования программы схемотехнического моделирования невозможно осуществить плавное изменение частоты. По этой причине подобрать частоту генератора очень сложно. Для облегчения задачи и предлагается воспользоваться измерителем частотных характеристик.

 

7. Запустить выполнение программы и с помощью измерителя частотных характеристик определить резонансную частоту. Рис. 4.

Рис. 4. пример определения диапазона частот и интервала изменения частоты при исследовании свойств колебательного контура.

 

8. Результат записать в черновик. Затем определите диапазон частот, в пределах которого будете производить измерения. Граничными частотами можно считать те частоты f  _min и  f  _max , на которых уровень напряжения соответствует 10% от максимального значения, измеренного на резонансной частоте. Результаты запишите в черновик. Разность частот f  _min и  f  _max разделите на 20. Полученное значение округлите так, чтобы получить удобный масштаб оси частот. Это и будет интервал частот, устанавливаемых на функциональном генераторе. Обратите внимание на то, чтобы значений частот в пределах диапазона было не меньше 15. Составьте таблицу измерений, аналогичную той, которая приведена в настоящем описании (Таблица 1).

 

9. Свернуть панель Bode Plotter-a и открыть панели функционального генератора и мультиметров.

 

10. Установить на генераторе частоту равную резонансной и снять показания с мультиметров. Сделать вывод о том, является ли эта частота действительно резонансной, или её следует определить точнее. Условием резонанса токов является равенство токов в катушке индуктивности и в цепи конденсатора.

 

11. При необходимости уточните частоту резонанса. Для этого в небольших пределах (на 1 -3 Гц) меняя частоту сигнала, добейтесь выполнения условий точного резонанса.

12. Изменяя частоту сигнала функционального генератора в соответствии с таблицей (смотри пункт 5), снять показания вольтметра, т.е. снять зависимость напряжения на катушке индуктивности контура от частоты сигнала. Результаты измерений занести в таблицу 1. На частотах близких к резонансной частоте проведите дополнительные измерения. Эти измерения позволят Вам правильно построить резонансную кривую.

 

13. По данным таблицы построить резонансную кривую (Рис. 5)

 

Рис. 5. Пример таблицы и резонансных кривых колебательного контура.

и определить полосу пропускания контура на уровне 0,7 от максимального значения напряжения. Затем, зная частоту резонанса и полосу пропускания, определите эквивалентную добротность контура. Результаты занесите в таблицу 2.

 

14. Остановить работу программы и заменить резистор R1 (Рис. 3), являющийся эквивалентом внутреннего сопротивления генератора, другим, сопротивление которого в 10 раз больше исходного.

 

15. Включить программу и снять, а затем построить резонансную характеристику. Последовательность операций аналогична пунктам 9, 10. Шаг изменения частоты оставить прежним. Резонансную характеристику построить в той же системе координат, что и первую характеристику. Определить полосу пропускания и эквивалентную добротность.

 

16. Сделать выводы о влиянии внутреннего сопротивления генератора на форму резонансной кривой, на резонансную частоту, на полосу пропускания и на эквивалентную добротность контура.

 

17. Результаты работы предъявить преподавателю на проверку.

 

18. Закрыть все открытые окна. Любые изменения не сохранять. Корректно выключить компьютер.

 

19. По исходным данным (значения индуктивности, ёмкости, активного сопротивления контура и внутреннего сопротивления генератора) рассчитать основные параметры контура – резонансную частоту, полосу пропускания и эквивалентную добротность. Результаты занести в таблицу 2. Сравнить результаты эксперимента с теоретическими расчётами. Сделать выводы о влиянии внутреннего сопротивления источника сигнала на эквивалентные параметры контура.

                                                                                       Таблица 2.

Результаты эксперимента.