Методические указания

Для определения первичных и вторичных параметров четырехполюсника следует воспользоваться формулами для А -параметров, выраженных через сопротивления элементов четырехполюсника. Для Т-образной схемы четырехполюсника (рисунок 12.4, а):

,            ,

,                .

Для П–образной схемы (рисунок 12.4, б):

,            ,

, .

 

 

Рисунок 12.4

Характеристические сопротивления определяются через   А- параметры:

,       .

Постоянная передачи определяется по формуле

.

Для определения модулей сопротивления холостого хода и короткого замыкания по экспериментальным данным (таблица 12.1 и 12.2) следует использовать закон Ома. Аргументами сопротивлений является измеренная разность фаз напряжения и тока .

По полученным значениям  и  находятся А – параметры:

 

,     ,

, .

Для определения коэффициента затухания по экспериментальным данным следует воспользоваться следующим соотношением:

.

Фазовый коэффициент может быть определен по формуле

,

где  и  – аргументы комплексов характеристических сопротивлений;

               – измеренная разность фаз входного и выходного напряжений. Значения углов должны быть представлены в радианах.

 

Лабораторная работа № 13

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЛЬТРОВ

Цель работы: теоретическое и экспериментальное исследование частотных характеристик однозвенных фильтров

Рабочее задание

1 Предварительный расчет

1.1 Для заданного преподавателем фильтрующего звена рисунка 13.1 определить частоты среза фильтра f _c и постоянную k. При определении f _c и k необходимо учитывать, что на макете использованы действительные значения емкостей конденсаторов и индуктивностей катушек, включенных в схему фильтра. Значения L и C, входящие в расчетные формулы, определяются в зависимости от схемы фильтра.

1.2 Для заданного звена фильтра определить значения a(f); b(f), Z _T(f) или Z_П(f) для частот f = n f _c, где n = 0,2; 0,5; 0,8; 0,9; 0,95; 1,0; 1,1; 1,2; 1,5; 2; 3,5. Полученные теоретическим путем значения a и b внести в таблицу 13.1.

 

 

Рисунок 13.1 – Схемы «Т»‑ и «П»‑образных фильтров нижних а и в и верхних б и г частот

 

Таблица 13.1

f, Гц	a, Нп			b, град
	Согласовано		Не согласовано	Согласовано		Не согласовано
	расчет	эксперимент	эксперимент	расчет	эксперимент	эксперимент

 

1.3 По значениям Z_T(f) или Z_П(f) для каждой частоты полосы задерживания определить индуктивность катушки или емкость конденсатора, которые обеспечивают согласованную нагрузку фильтра. Полученные значения внести в таблицу 13.2.

 

Таблица 13.2

f,Гц
Z,Ом
L,мГн или C,мкФ

 

2 Экспериментальная часть

2.1 Собрать электрическую цепь в соответствии с рисунком 13.2.

2.2 Используя в качестве нагрузки магазин сопротивлений (вход R), магазин индуктивностей (вход L) или конденсаторов (вход C) и устанавливая на каждой частоте значения R, L или C, обеспечивающие согласованную нагрузку звена (в соответствии с таблицей 13.2), снять зависимость выходного напряжения U ₂ (f) и разность j(f) фаз входного и выходного напряжений при неизменном входном напряжении U ₁. Полученные значения занести в таблицу 13.3.

Рисунок 13.2

 

2.3 Нагрузить фильтрующее звено резистором, сопротивление которого равно k. При неизменном входном напряжении и сопротивлении нагрузки снять зависимости U ₂ (f)  и j(f) по методике, описанной в 2.2. Данные измерений занести в таблицу, аналогичную таблице13.3.

3 Обработка экспериментальных данных

3.1 По данным таблицы 13.3 вычислить затухание фильтра, коэффициент фазы b при согласованной нагрузке и при сопротивлении нагрузки, равном k. Полученные значения занести в таблицу 13.1.

Таблица 13.3

f,Гц	U 1, В	U 2,  В	lT,   мм	l j, мм	j, град

 

3.2 По данным таблицы 13.1 построить в одних осях кривые a(f), полученные теоретически и экспериментально при согласованной и несогласованной нагрузках.

По данным этой же таблицы построить в одних осях кривые b(f), полученные расчетным и экспериментальным способами. Сравнить теоретические и экспериментальные частотные характеристики фильтра и сделать выводы. Обратить внимание на теоретические и экспериментальные значения коэффициента затухания в полосе пропускания.

3.3. По данным таблицы 13.2 построить график зависимости характеристического сопротивления от частоты в полосе пропускания и задерживания. Проанализировать кривые и сделать выводы.