Лабораторная работа №№4, 5, 6. Теория электрических цепей (часть 2) Вариант № 01

1. Цель работы
Исследование зависимости входного сопротивления реактивного двухполюсника от частоты.

2. Подготовка к выполнению работы
При подготовке к работе необходимо изучить теорию реактивных двухполюсников, методы их анализа и синтеза (параграфы 4.5 и 16.6 электронного учебника).

3. Теоретическое исследование

3.1. Исследовать работу схемы реактивного двухполюсника, реализованного по 1-й форме Фостера (рисунок 4.1, а). Задать E = 1 В, R0 = 10 кОм, L1 = L2 = 1 мГн, C1 = 63,536 нФ, С2 = 15,831 нФ, С = (100+Nx5) нФ,
где N- номер варианта (последняя цифра пароля).



Рисунок 4.1


3.2. В диапазоне частот 0,1 мГц – 80 кГц на частотах резонансов и по одной частоте между резонансами рассчитать входное сопротивление Zвх(f) и записать в таблицу 4.1 его значения.

Таблица 4.1
f, кГц f1 f2 fрез1 f4 fрез2 f6 fрез3 f8 fрез 4 f10 f11
 0          80
Zвх           

3.3. Рассчитать параметры элементов обратного двухполюсника (рисунок 4.1, б) по формулам:








3.4. Рассчитать входное сопротивление Zвх (f) обратного двухполюсника (рисунок 4.1, б) и записать в таблицу, аналогичную таблице 4.1.
3.5. По результатам расчета построить в масштабе графики зависимости модуля входного сопротивления исходного и обратного реактивных двухполюсников от частоты и указать на них частоты резонансов напряжений и токов.

4. Требования к отчету
Отчет по работе должен содержать:
– Цель работы;
 Исследуемые схемы с указанием элементов и их величин;
 Выражения Zвх(jω), записанные через резонансные частоты;
 Таблицу 4.1 (для исходного двухполюсника) и аналогичную ей (для обратного двухполюсника) рассчитанных величин;
 Два графика зависимости Zвх (f) – исходного и обратного двухполюсников, построенные в масштабе и с учетом знака реактивности;
 Подробные выводы по работе.

Лабораторная работа No 5
Исследование пассивных четырехполюсников

1. Цель работы

Исследование свойств пассивных линейных четырехполюсников.

2. Подготовка к выполнению работы

При подготовке к работе необходимо усвоить типы четырехполюсников, уравнения передачи в различных формах, параметры-коэффициенты, характеристические параметры, рабочие меры передачи, методы их расчета (глава 12 электронного учебника).

3. Теоретическое исследование

3.1. Исследовать схему пассивного резистивного четырехполюсника (рисунок 5.1).
Задать Е = 10 В, f = 1 кГц, R1 = 100 Ом, R2 = 200 Ом, R3 = 300 Ом, R4 = (100 + Nx10) Ом,
где N – номер варианта (последняя цифра пароля).



Рисунок 5.1

4.1. Определить А-параметры четырехполюсника, исходя из их физического смысла, создавая в схеме режимы холостого хода (ХХ) и короткого замыкания (КЗ).
4.1.1. Параметры А11 и А21 можно определить в режиме ХХ (рисунок 5.1), зная заданное напряжение U1 на входных (1-1') и рассчитав напряжение U2 на выходных зажимах (2-2') четырехполюсника, а также входной ток I1

Результаты измерений записать в таблицу 5.1.

Таблица 5.1
Опыт ХХ (I2 = 0) Опыт КЗ (U2 = 0)

U1, В U2, В I1, мА U1, В I1, мА I2, мА
     

В результате в режиме ХХ параметры A11 и А21 четырехполюсника определяются по формулам:



4.1.2. Параметры А12 и А22 можно определить в режиме КЗ. Для этого замкнуть зажимы 2-2' (рисунок 5.1) проводом и рассчитать напряжение на входе U1 (точки 1-1') ток I1 (на входе) и ток I2 (на выходе). Результаты измерений также записываются в таблицу 5.1. В результате в режиме КЗ определяются параметры А12 и А22:


Необходимо проверить правильность определения А-параметров, используя соотношение:
.
Если погрешность превышает 5%, то необходимо расчеты повторить вновь.

4.1.3. По найденным А-параметрам рассчитать параметры холостого хода и короткого замыкания Z1х, Z1к, Z2х, Z2к, характеристические сопротивления Zс1, и Zс2 и собственное ослабление четырехполюсника Ас по формулам






4.2.  Исследуйте рабочий режим работы четырехполюсника.

Для расчета рабочего ослабления задайте нагрузку со стороны генератора Zг в два раза меньше, чем ZC1 (рассогласование по входу), а нагрузку на выходе четырехполюсника Zн в 2 раза больше, чем Zc2 (рассогласование по выходу).
Приведите схему включения исходного четырехполюсника с нагрузками.

Рассчитайте рабочее ослабление четырехполюсника в режиме несогласованного включения
Ар=Ас +∆А1 +∆А2+∆А3,
где Ас – характеристическое ослабление четырехполюсника;
∆А1, ∆А2 – дополнительные ослабления из-за несогласованностей на входе и выходе четырехполюсника;
∆А3 – дополнительное ослабление за счет многократного отражения энергии от входных и выходных зажимов четырехполюсника.
Сделайте вывод о влиянии режима работы на величину ослабления А.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:
– цель работы
 Исследуемую схему и данные элементов схемы;
 схемы режимов ХХ и КЗ,
 теоретический расчет А-параметров и собственного ослабления Ас четырехполюсника;
 таблицы измеренных величин и рассчитанные А-параметры, Zc1, Zc2, Ас, Z1х, Z1к, Z2х, Z2к;
 Схемы четырехполюсника, включенного между генератором и нагрузкой в согласованном и несогласованном режимах
 расчет Ас (при согласованном) и Ар (при несогласованном) режимах работы;
 подробные выводы по результатам исследования.

Лабораторная работа No 6
Исследование пассивных амплитудных корректоров

1. Цель работы

Исследование частотной характеристики ослабления и структуры пассивного амплитудного корректора.

2. Подготовка к выполнению работы

При подготовке к работе изучить теорию амплитудных и фазовых корректоров, методы расчета параметров элементов и частотных характеристик (глава 18 электронного учебника).

3. Теоретическое исследование

3.1 Задание 1

Нечетные варианты (номер варианта – 1,3,5,7,9 – определяется по последней цифре пароля)
По заданной функции ослабления цепи построить требуемую функцию ослабления амплитудного корректора, если А0=18+N×0,2 дБ, где N – номер варианта

f, кГц 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ац, дБ 17,9 17,4 16,1 14,6 13,1 11,8 10,7 9,7 8,1

Четные варианты (номер варианта – 0,2,4,6,8 – определяется по последней цифре пароля)
Известна требуемая характеристика ослабления амплитудного корректора Ак(f). Постройте зависимость ослабления цепи, если известно, что Аmax ц.= 13+N×0,2 дБ, где N – номер варианта

f, кГц 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Ак, дБ 0,6 2,5 5,2 7,2 8,4 9,2 9,6 10,2 10,4

В решении нужно привести условия задания, графики и пояснения.






3.2. Задание 2

Нечетные варианты (номер варианта – 1,3,5,7,9 – определяется по последней цифре пароля)

Определить максимально возможное ослабление корректора Ак max Качественно построить график ослабления искажающей цепи. Рассчитать значения R2, C2, L2, если R= 200+ N×10 Ом, где N –номер варианта.



Четные варианты (номер варианта – 0,2,4,6,8 – определяется по последней цифре пароля).

Определить максимально возможное ослабление корректора Ак max Качественно построить график ослабления искажающей цепи.

Рассчитать значения R2, C2, L2, если R= 200+ N×10 Ом, где N –номер варианта.



В решении нужно привести условие задания, график, расчеты и пояснения.
3.3. Задание 3

Нечетные варианты (номер варианта – 1,3,5,7,9 – определяется по последней цифре пароля)



Построить схему амплитудного корректора и ожидаемую характеристику ослабления корректора, если
Рассчитать значения параметров элементов в поперечном плече корректора, если R= 200+ N×10 Ом, где N –номер варианта.

Четные варианты (номер варианта – 0,2,4,6,8 – определяется по последней цифре пароля)


Построить схему амплитудного корректора и ожидаемую характеристику ослабления корректора, если

Рассчитать значения параметров элементов в поперечном плече корректора, если R= 200+ N×10 Ом, где N –номер варианта.

В решении нужно привести условие задания, схему корректора, характеристику ослабления, расчеты параметров элементов в поперечном плече корректора и пояснения.





3.4. Требования к отчету

 Отчет должен содержать:
  Решения трех заданий. Индивидуальные требования к оформлению решения каждого задания приведены в их описании.
 Общие выводы по лабораторной работе (теоретическому исследованию).


Литература

1. Бакалов В. П., Дмитриков В. Ф., Крук Б. И. Основы теории цепей: Учебник для вузов/ Под ред. В. П. Бакалова – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Горячая линия – Телеком, 2009 – 536 с. (электронная версия).
2. Чирков В.Д., Гусельникова Н.М. Основы теории цепей: методические указания к лабораторным работам (для студентов заочного факультета). – Новосибирск: СибГУТИ, 2011. – 29 с.

2019 г.