При экспериментальном изучении параллельного колебательного контура целесообразно свести к минимуму шунтирующее влияние генераторно-измерительной системы на контур. Поэтому в данной работе испытательный сигнал, снимаемый с генераторного выхода системы, подается на контур через резистор с большим сопротивлением R г, включаемый последовательно с контуром (измеряемый сигнал снимается с контура).
Таким образом, изучение параллельного колебательного контура осуществляется с помощью цепи, представляющей собой делитель напряжения из резистора R г и изучаемого контура. Комплексный коэффициент передачи делителя
K (j ω) = Z (j ω) / (R г+ Z (j ω)),
где Z (j ω) — комплексное сопротивление контура. Для изучаемых в работе контуров полное сопротивление z (ω) =│ Z (j ω)│≤ R р << R г, т.е. АЧХ измерительной цепи k (ω) =│ K (j ω)│ подобна АЧХ контура z (ω).
Лабораторное задание
Подготовка установки к работе
Для сборки цепи из имеющихся элементов подберите индуктивную катушку (L =1÷2 мГн), два конденсатора (С 1≈ С 2≈5÷10 нФ) и резистор (R г=100÷200 кОм).
|
|
Изобразите схему цепи для исследования простого параллельного колебательного контура и соберите ее (оба конденсатора включите в контур последовательно).
Включите генераторно-измерительную систему (ее ярлык — на рабочем столе). Установите режим изучения амплитудно-частотных характеристик цепей (АЧХ). Задайте амплитуду входного сигнала U вх=5 В (u 0=0). Включите отображение измеряемой характеристики и запустите систему.
Наблюдайте АЧХ собранной цепи сначала в широком диапазоне частот (от 0 до примерно 100 кГц), а затем в области резонанса. Установите удобные пределы измерений по частоте (в которых k (f) > k р/(5¸10)) и подберите удобный шаг измерений. Убедитесь, что наблюдаемая АЧХ качественно соответствует ожидаемой.
Перейдите в режим изучения фазочастотных характеристик цепей (ФЧХ). Убедитесь, что наблюдаемая ФЧХ также качественно соответствует ожидаемой. После этого установите режим одновременного изучения АЧХ и ФЧХ.
Установленные шкалы в дальнейшем (в пп.1÷4) не изменяйте.
1. Изучение вида частотных характеристик контура
Зарисуйте измеренные частотные характеристики (АЧХ и ФЧХ) собранной цепи с параллельным колебательным контуром.
Здесь и далее на зарисованных графиках должны быть приведены шкалы значений измеряемых величин и указаны условия эксперимента.
Убедитесь, что измеренные АЧХ и ФЧХ хорошо описываются известной вам математической моделью собранной цепи. Для этого включите отображение расчетных характеристик, выберите соответствующую математическую модель цепи, а затем, подбирая параметры модели, добейтесь аппроксимации измеренных характеристик расчетными.
|
|
2. Измерение параметров контура
По измеренным характеристикам определите параметры собранного контура. При хорошей аппроксимации измеренных характеристик расчетными можно принять, что введенные параметры модели равны реальным параметрам собранной цепи. Измеренные параметры внесите в таблицу.
Образец таблицы
k вкл | r доб, Ом | f р.пос, кГц | f р, кГц | Q | Rр, кОм | Примечание |
1,0 | – | Измерение | ||||
1,0 | – | Измерение | ||||
– | Расчет | |||||
Измерение | ||||||
Расчет |
3. Изучение влияния потерь в контуре