Министерство образования и науки РФ
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет прикладной математики и телекоммуникаций
Кафедра радиоэлектронных средств
Отчёт по дисциплине «ТЭС»
Практическое занятие №2
Исследование последовательных и параллельных
колебательных контуров
Вариант 1
Выполнил: ___________________/ студентка группы тк –22 Шарапова о.И./ Проверил: ____________________/ ктн, доцент Корепанов а.Г./
Киров 2012
Цели работы:
Рассчитать параметры последовательного колебательного контура по заданной центральной частоте f0 с использованием программы «Орлов». Недостающие исходные данные выберать самостоятельно, исходя из обеспечения требуемых параметров схемы с учетом здравого смысла. Используя любую программу моделирования электронных схем, соберать схему и получть АЧХ, ФЧХ. Выберать номиналы элементов колебательного контура из ряда E24, ближайшие к подобранным, и убедиться, что погрешность центральной частоты относительно заданной не превышает 5%. После этого определить по АЧХ и ФЧХ полученную центральную частоту f0, полосу пропускания f и резонансный коэффициент передачи K. Привести схему, расчетные формулы, АЧХ и ФЧХ, а также полученные значения параметров в отчете.
Исследовать зависимость полосы пропускания и крутизны АЧХ от добротности контура, внутреннего сопротивления генератора и сопротивления нагрузки. Для иллюстрации действий в MicroCAP целесообразно применить возможности Stepping`а. Внести в отчет соответствующие графики и выводы.
Получить осциллограммы входного и выходного сигналов при гармоническом и импульсном («меандр») воздействии, установив fс = f0 и Rн не более 1кОм. Пронаблюдать, как будет изменяться коэффициент передачи при отклонении входной частоты от резонансной частоты контура.
Повторить пункты 1 - 3 для параллельного колебательного контура. Данные моделирования и выводы по каждому пункту внести в отчет.
Используемые программные и аппаратные средства: персональный компьютер (процессор Pentium и выше, ОЗУ 16 МВ или выше, HDD не менее 1 GB) с операционной системой Windows 95 или выше. ППП MicroCAP v. 7.0.
1. Исследование последовательного колебательного контура
1.1 Расчёт параметров.
1.2 Построение схемы последовательного колебательного контура, получение его АЧХ и ФЧХ.
На основании полученных данных была построена схема с номиналами элементов, выбранными из ряда Е24, изображенная на рисунке 1.
Рисунок 1 – схема последовательного колебательного контура
Для данной схемы были получены АЧХ и ФЧХ.
Рисунок 2 – АЧХ последовательного колебательного контура
Рисунок 3 – ФЧХ последовательного колебательного контура
Резонансная частота 500.567 Гц (погрешность относительно 500 Гц – 0,11%), сдвиг по фазе на этой частоте – -79, f=37.183 Гц, К=22.516. Спад в область низких частот – 22,438 дБ/дек, в область верхних частот – 62,401 дБ/дек.
1.3 Исследование зависимости полосы пропускания и крутизны АЧХ от добротности контура, внутреннего сопротивления генератора и сопротивления нагрузки.
Влияние изменения внутреннего сопротивления генератора показано на рисунке 5.
Рисунок 5 – семейство АЧХ контура при различных внутренних сопротивлениях генератора (верх 10 Ом, низ – 100 Ом).
При увеличении внутреннего сопротивления генератора полоса пропускания увеличивается, крутизна уменьшается.
Влияние изменения сопротивления нагрузки показано на рисунке 6.
Рисунок 6 – семейство АЧХ контура при различных сопротивлениях нагрузки (верх 100 кОм, низ – 10 кОм).
При увеличении сопротивления нагрузки полоса пропускания уменьшается, крутизна увеличивается.
Прямоугольность: 36.865/112.07=0.338.
Влияние изменения индуктивности показано на рисунке 7.
Рисунок 7 – семейство АЧХ контура при различных индуктивностях (верх 290 мкГн, низ – 10 мкГн).
При увеличении индуктивности полоса пропускания увеличивается, крутизна незначительно уменьшается.
1.4. Исследование последовательного колебательного контура при синусоидальном входном сигнале.
Осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот fc=fр (fс = 500 Гц) изображена на рисунке 8.
Рисунок 8 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот fc=fр
На резонансной частоте коэффициент усиления равен 13.118.
Осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот fc<fр (fс = 0.1fр=56 кГц) изображена на рисунке 9.
Рисунок 9 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот fc<fр
Осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот fc>fр (fс =10fр=5600 кГц) изображена на рисунке 10.
Рисунок 10 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот fc>fср
1.5 Исследование последовательного колебательного контура при импульсном входном сигнале.
Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 11.
Рисунок 11 - осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот
Время импульса на входе цепи – 2.02 мс, амплитуда – 1 В, на выходе цепи период 3 мс, амплитуда – 16.708 В.
Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 12.
Рисунок 12 - осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот
Постоянная составляющая напряжения на входе – 0.5 В. Установившаяся постоянная составляющая напряжения – 495 мВ.
Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 13.
Рисунок 13 - осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот
Амплитуда напряжения на входе – 1 В, на выходе – 1.272 В. Время импульсов на входе и выходе одинаковое. Происходит переходный колебательный процесс.