Завдання до виконання лабораторної роботи. 3. 1. Виміряти номінальні значення постійних та змінних резисторів, конденсаторів та котушок індуктивності

 

3.1. Виміряти номінальні значення постійних та змінних резисторів, конденсаторів та котушок індуктивності, які є в лабораторному стенді, та зафіксувати результати для використання в подальших розрахунках.

3.2. Розробити структурну схему для експериментального визначення параметрів і частотних характеристик досліджуваних електричних фільтрів; складовими схеми для проведення експерименту повинні бути генератор гармонійних коливань, високочастотний вольтметр діючих значень, прилад для вимірювання частоти гармонійних коливань та досліджуваний фільтр з відповідним навантаженням.

3.3. Для схеми реактивного ФНЧ (рис. 2) вибрати необхідні індуктивності і ємність (із наявних в стенді елементів), щоби забезпечити значення верхньої граничної частоти в межах 10 – 20 кГц; розрахувати характеристичний опір фільтра.

3.4. Керуючись розробленою структурною схемою (п. 3.2) зібрати експериментальний стенд для дослідження ФНЧ; в якості навантаження використати змінний резистор активного опору ,значення якого встановити рівним характеристичному опору фільтра ().

3.4. Після перевірки схеми викладачем напругу мережі живлення подати на прилади і потім ввімкнути їх. Змінюючи частоту генератора від мінімального значення до значень суттєво більших , експериментально визначити залежності вхідної і вихідної напруг фільтра від частоти. На різних частотах напругу на виході генератора треба підтримувати незмінною.

3.6. Побудувати експериментальну АЧХ фільтра нижніх частот у вигляді залежності загасання від частоти; загасання визначати в неперах як

= ln ,

де – вхідна, – вихідна напруги фільтра. За формулою (8) побудувати розрахункову АЧХ (рис. 3) і порівняти її з експериментальною. Зробити

 

висновок про якість реального ФНЧ з обчисленням похибки відхилення експериментальних даних від розрахункових.

Примітка. При побудові розрахункової АЧХ, в окремих випадках, можна використати тотожність:

Arch = ln () при .

 

3.7. За формулою (9) побудувати фазочастотну характеристику фільтра (рис. 4),

зробити висновок про характер характеристичного опору в смугах пропускання та затримання.

3.8. Провести дослідження впливу опору навантаження на АЧХ фільтра. Для цього експериментально визначити АЧХ при , , . Порівняти отримані АЧХ і зробити висновок про важливість узгодження фільтра з навантаженням.

3.9. Зібрати експериментальний стенд для дослідження Т-подібного реактивного фільтра верхніх частот (рис. 5) заздалегідь визначивши значення граничної частоти , характеристичного опору і узгодженого активного опору навантаження . Експериментально визначити АЧХ фільтра і порівняти її із розрахунковою АЧХ за формулою (12). Обчислити відхилення експериментальних даних від розрахункових.

3.10. Зібрати схему Г-подібного безіндукційного фільтра нижніх частот (рис. 8). Експериментально визначити АЧХ і частоту зрізу . Побудувати розрахункову АЧХ (рис. 10) за формулою (14) і розрахувати частоту зрізу за формулою (16). Кількісно визначити величину відхилення експериментальної АЧХ від розрахункової.

3.11. Експериментально визначити АЧХ безіндукційного фільтра верхніх частот (рис. 11) та смугового фільтра (рис. 12); знайти значення частот зрізу і визначити смуги пропускання цих фільтрів.

 

 

Зміст звіту

У звіті до лабораторної роботи необхідно чітко сформулювати мету роботи, постановку завдання, стисло описати умови проведення експерименту, навести електричні принципові (при необхідності структурні) схеми для проведення досліду з визначення параметрів і характеристик електричних реактивних і безіндуктивних фільтрів, масиви експериментальних і розрахункових даних, графічні залежності, відповідні коментарі, узагальнюючі висновки до результатів дослідження, перелік використаної літератури.

Навести необхідні розрахунки до пунктів 3.3, 3.6, 3.7, 3.9, 3.10, до пунктів 3.1, 3.5, 3.8, 3.9, 3.11 матеріали необхідно надавати в табличній формі, до пунктів 3.6 – 3.11 – у вигляді графіків.

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

5.1.Що таке електричний фільтр, які у нього властивості?

5.2. Як поділяють фільтри за частотним діапазоном смуги пропускання?

5.3. Дати визначення понять смуги пропускання (прозорості) та смуги затримання (непрозорості) фільтра.

5.4. Як поділяють фільтри за видами складових елементів?

5.5. Коливання яких частот пропускають смугові фільтри?

5.6. Пояснити умову узгодження реактивного фільтра.

5.7. Що таке загасання фільтра і які одиниці його вимірювання?

5.8. Пояснити, що таке фазочастотна характеристика реактивного фільтра.

5.9. Яка різниця між поняттями гранична частота і частота зрізу?

5.10. Чи може у реального фільтра загасання дорівнювати нулю?

5.11. Чому у смузі пропускання характеристичний опір має активний характер а у смузі затримки – реактивний?

5.12. Пояснити, чому реактивні опори горизонтальної і вертикальної віток фільтра повинні мати різні знаки.

5.13. Які переваги мають багатоланкові фільтри перед одноланковими?

5.14. Які фільтри називають активними? В чому їх переваги перед пасивними?

 

 

Рекомендована література: [1], [2], [7].