Методические указания

Для четырехполюсника (см. рисунок 16.1), работающего в режиме холостого хода, по второму закону Кирхгофа

.

Если параметры цепи выбрать так, что u _вых<< u_R, то

, ,

и выходное напряжение четырехполюсника определяется из выражения

.

Таким образом, пассивная интегрирующая RC - цепь имеет очень малый коэффициент передачи по напряжении, теоретически данная цепь работает как интегрирующая при коэффициенте передачи по напряжению, равном нулю. Цепь RC является интегрирующей, если постоянная времени цепи t = RC во много раз больше длительности входного импульса, т.е. если t >> T. Практически считается, что цепь является интегрирующей, если t ³ 10 Т. Если же t соизмерима с Т (2 – 3 Т £ t), то такая цепь является не интегрирующей, а удлиняющей, так как длительность выходных импульсов больше длительности входных импульсов.

При подаче на вход импульсов с конечной крутизной фронтов для выполнения операции интегрирования необходимо выполнить условие

.

Интегрирующая цепь соответствует фильтру нижних частот, так как пропускает низкочастотные составляющие входного сигнала и ослабляет высокочастотные составляющие. Действительная форма выходного сигнала зависит от соотношения t и Т. Если импульсы на входе цепи имеют длительность, превышающую интервал между ними, то напряжение на конденсаторе будет постепенно нарастать. Такая цепь может быть использована в качестве делителя частоты, устройства запуска других устройств.

 

Лабораторная работа № 17

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНИИ С

РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Цель работы: экспериментальное исследование распределения напряжения вдоль линии, работающей в различных режимах, и проверка соответствия закона распределения теоретическому расчету.

Рабочее задание

1 Предварительный расчет

1.1 Для линии с известными первичными параметрами (параметры указаны на макете) вычислить величину характеристического (волнового) сопротивления.

1.2 Для той же линии по заданным значениям напряжения U и частоты рассчитать распределение напряжения по линии при различных значениях (по указанию преподавателя) сопротивления нагрузки (Z _н = Z _в, ).

1.3 Вычислить зависимость начальной фазы напряжения в функции расстояния от конца линии до рассматриваемой точки. Начальную фазу заданного напряжения принять равной нулю. Результаты расчетов свести в таблицу 17.1.

Таблица 17.1

Номер контрольной точки		0	1	2	3	…	19	20
Расстояние от начала линии l, м
Z н = ¥	U, В
	j, град
Z н = 0	U, В
	j, град
Z н = Z в	U,В
	j, град
	U, В
	j, град
Z н =3 Z в	U,В
	j, град

 

П р и м е ч а н и е ‑ Перед выполнением предварительного расчета ознакомиться с методическими указаниями.

1.4 По данным таблицы построить графики U (X) и j(Х). Все кривые выполнить в отдельных осях координат.

2 Экспериментальная часть

2.1 Собрать электрическую цепь посхеме рисунка 17.1. В качестве нагрузки использовать магазин сопротивлений (вход R).

 

 

Рисунок 17.1

2.2 Установить заданную частоту генератора и напряжение в конце линии. С помощью вольтметра и осциллографа снять зависимость распределения напряжения вдоль линии, разности фаз входного напряжения и напряжения в заданной точке при Z _н = ¥. При проведении эксперимента отметить номер контрольной точки, в которой напряжение будет иметь минимальное значение. Эта точка отстоит от конца линии на расстоянии, равном четверти длины волны . Данные занести в таблицу 17.1.

Закоротить выходные зажимы линии. На вход канала I (рисунок 17.1) осциллографа подать напряжение с контрольной точки, отмеченной в 2.2. Установить в этой контрольной точке заданное напряжение и снять зависимости  и  вдоль всей линии от конца к началу. Данные занести в таблицу 7.1.

2.3 Включить сопротивление нагрузки, равное третьей части волнового сопротивления (). Провести опыт по методике, описанной в 2.2.

2.4 Установить сопротивление нагрузки, равное волновому сопротивлению Z _н = Z _в. Получить заданное напряжение на выходе линии. Это же напряжение подать на вход I канала осциллографа. Снять зависимость U (X) и j(Х) и данные занести в таблицу 7.1.

2.5. Провести подобные опыты при Z _н =3 Z _в. Данные эксперимента занести в таблицу.

3 Обработка экспериментальных данных

3.1. По экспериментальным данным, построить кривые  и   в одних осях координат с ранее построенными графиками.

3.2 Проанализировать графики U (X) и j(Х), построенные по теоретическим и экспериментальным данным для линии, работающей в режимах холостого хода и короткого замыкания. Обратить внимание на значение  в точках, отстоящих от конца линии на расстоянии . Сделать выводы.

3.3 Проанализировать графики, построенные для линии, нагру­женной на сопротивление  или. Сравнить экспериментальные и теоретические кривые. Обратить внимание на расстояние между точками с минимальным напряжением при  и . Сравнить это расстояние с длиной волны. Сделать выводы.

3.4 Проанализировать кривые для линии, нагруженной на ха­рактеристическое (волновое) сопротивление. Объяснить характер кривых, сделать выводы.

3.5 По кривым  при  и Z _н =3 Z _в определить коэффициент бегущей волны.

3.6 Составить отчет