Лабораторная работа № 16 «Исследование на ЭВМ резонансных явлений в пассивном и активном последовательном колебательном контуре». лаб. 16. Лабораторная работа 16 Исследование на эвм резонансных явлений в пассивном и активном последовательном колебательном контуре
 Скачать 349.31 Kb.
|
|
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ (МТУСИ) Кафедра «Теория электрических цепей» Лабораторная работа № 16 «Исследование на ЭВМ резонансных явлений в пассивном и активном последовательном колебательном контуре» Выполнила: студентка БИБ 2002 Клецова Е.А. Проверил: Захаров Н.А. Москва 2021 Цель работы: С помощью программы Micro-Cap исследовать характеристики одиночного последовательного пассивного и активного колебательного контура при различных добротностях. Формулы, используемые при предварительных расчетах: Из условия резонанса напряжений в последовательном пассивном колебательном контуре, записывается в виде: Im(ZВХ). Где комплексное входное сопротивление контура:  Из этого условия, можно выразить резонансную частоту:   Характеристическое сопротивление:  Добротность:  Нижняя граничная частота:  Верхняя граничная частота:  Абсолютная полоса пропускания:  Модуль входного тока при резонансе:  Резонансная крива тока при условии, что меняется только частота источника напряжения:  Расчет индуктивности: Резонансная частота последовательного колебательного контура:  кГцИз формулы резонансной частоты, выражая  получим:  Из интервала  нФ выбирая значение С = 21 нФ получим L = 52 мГн. В дальнейших расчетах будут использоваться эти значения. Результаты предварительного расчета и машинного эксперимента: Таблица 1 - Результаты предварительного расчета
Таблица 2 - Результаты эксперимента
Графики по данным предварительного рассчета  Рисунок 1 - График зависимости входного сопротивления от частоты  Рисунок 2 - График зависимости входного сопротивления от частоты  Рисунок 3 - График зависимости фазы входного сопротивления от частоты  Рисунок 4 - График зависимости модуля входного тока от частоты Схемы экспериментов  Рисунок 5 - Схема 1  Рисунок 6 - Схема 2 Экспериментальные графики При R = 160 Ом  Рисунок 7 - Зависимость модуля, действительной и мнимой части входного сопротивления от частоты При R = 640 Ом  Рисунок 8 - Зависимость модуля, действительной и мнимой части входного сопротивления от частоты  Рисунок 9 - Зависимость фазы входного сопротивления от частоты  Рисунок 10 - Зависимость модуля входного тока от частоты При R1 = 160, L1 = L, L2 = 2L  Рисунок 11 - Зависимость модуля входного тока от частоты При R1 = 160, C1 = C, C2 = 2C  Рисунок 12 - Зависимость модуля входного тока от частоты  При R1 = 0.1 Ом  Рисунок 13 - Зависимость модуля входного тока от частоты в схеме с гиратором При R1 = 0.2 Ом  Рисунок 14 - Зависимость модуля входного тока от частоты в схеме с гиратором Вывод: Данные, полученные в результате машинного эксперимента в программе Micro-Cap, полностью совпадают с данными, полученными в результате предварительного расчёта. Вопросы для самопроверки: 1) Почему резонанс в последовательном пассивном колебательном контуре называется резонансом напряжений? Отношение волнового сопротивления к резистивному r /R= Q, называется добротностью контура, а величина обратная D=1/Q - затуханием. Таким образом, добротность числено равна отношению напряжения на реактивном элементе контура к напряжению на резисторе или на входе в режиме резонанса. Добротность может составлять несколько десятков единиц и во столько же раз напряжение на реактивных элементах контура будет превышать входное. Поэтому резонанс в последовательном контуре называется резонансом напряжений. 2) Как рассчитывается резонансная частота сложного пассивного колебательного контура и как она рассчитывается для схем, содержащих гиратор?   3) Что такое добротность последовательного пассивного колебательного контура? Добротность колебательного контура это величина, показывающая во сколько раз запасы энергии в контуре больше потерь энергии за один период колебаний. Добротность колебательного контура показывает амплитуду и ширину АЧХ (амплитудно-частотной характеристики) резонанса. Для последовательного колебательного контура добротность рассчитывается по формуле:  4) Что такое полоса пропускания последовательного пассивного колебательного контура? Какие существуют способы расчета полосы пропускания? Полоса пропускания последовательного колебательного контура – это диапазон частот, в пределах которого значение АЧХ составляют не менее, чем  ее максимального значения на резонансной частоте.Рассчитать полосу пропускания можно с помощью следующих расчетных формул: Абсолютная полоса пропускания: Нижняя граничная частота: Верхняя граничная частота: Добротность: Резонансная частота:  5) Выведите уравнения, с помощью которых рассчитывают входные АЧХ и ФЧХ последовательного пассивного колебательного контура. Зависимость тока в контуре или напряжения на реактивных элементах от частоты питающего генератора при постоянном по величине напряжении генератора называется резонансной кривой или амплитудно-частотной характеристикой контура. Для сравнения различных контуров резонансные кривые строят в относительном масштабе. Амплитудно-частотная характеристика в относительном масштабе контура, запишется как отношение тока в контуре на любой частоте к току в контуре на резонансной частоте:  Реактивная составляющая сопротивления контура равна:  Здесь  - относительная расстройка контураС учетом этого амплитудно-частотная характеристика контура:  где  - Обобщенная расстройка контура.Окончательное уравнение амплитудно-частотной характеристики контура запишется в виде:  С учетом выкладок выше, ФЧХ :  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
, Ом