12109

Исследование параллельного колебательного контура

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №4 Тема: Исследование параллельного колебательного контура Цель: Научить измерять и строить АЧХ параллельного контура определять явление резонанса токов в контуре оценивать параметры контура по частотным характеристикам и их влияние на из

Русский

2013-04-24

124 KB

33 чел.

Лабораторная работа №4

Тема: Исследование параллельного колебательного контура

Цель: Научить измерять и строить АЧХ параллельного контура, определять явление резонанса токов в контуре, оценивать параметры контура по частотным характеристикам и их влияние на избирательные свойства контура.

Оборудование: Генератор синусоидальных колебаний, вольтметр переменного тока, осциллограф, лабораторный макет, ПЭВМ, программа Electronics Workbench 5.12, тестовая программа «MyTest».

1 Краткие теоретические сведения

Параллельным колебательным контуром называется цепь, содержащая ветви индуктивного и ёмкостного характера, которые включены параллельно источнику. Из такого рода схем наиболее простая – контур І вида  (рисунок 1)

                                  Рисунок 1 - Параллельный контур 1 вида

          В нём две ветви, одна из которых образована индуктивностью L и сопротивлением потерь r, а другая – ёмкостью C. Источник имеет гармоническую ЕДС с действующим значением Е1 и внутреннее сопротивление Ri. Контур может быть шунтирован сопротивлением Rш = Rн (входным нагрузочным сопротивлением следующего каскада).  Входное сопротивление контура

                                        вх = Rвх+jXвх,                                                          (1)                                                      

где   Rвх =  , Xвх =  – ,                                                                (2)

       а – обобщённая расстройка (а = 2Qf /f0 = 2Q/ 0, ∆f = f - f0 – абсолютная расстройка).

В контуре возникает резонанс токов, т.е. усиление тока генератора I1, а именно: ток в контуре Iк больше тока генератора I1 в Q раз (Q добротность контура).

                                   Q = = .                                                          ( 3)                                                        

При резонансе Xвх = 0 и сопротивление контура носит активный характер. Rвх = ρQ (т.к обобщённая расстройка  а = 0). При этом частота генератора  f  равна собственной частоте контура  f0=.                                                                    

Напряжение U21I1Ri., т.е. напряжение на контуре не может быть больше напряжения генератора.

АЧХ параллельного контура с учетом влияния Ri и Rш

К(f)=K()= =вх /(Ri +вх) = ,                            (4)

где  Qэкв–эквивалентная добротность контура.

Qэкв = .                                                 (5)

Параллельный контур обеспечивает тем лучшую частотную избирательность, чем больше внутреннее сопротивление генератора Ri и шунтирующее сопротивление  Rш по сравнению с входным сопротивлением одиночного контура Rвх. Полоса пропускания контура определяется как разность частот, в пределах которой коэффициент передачи напряжения K понижается в 1/ раз.   

.                                                                   (6)

           

 2 Ход работы

           

             2.1.Включить ЭВМ.

2.2.Запустить программу Electronic Workbench 5.12.

2.3.Открыть файл схемы (Файл\открыть\диск М\Радиотехническое отделение\ Радиотехника\ Лабораторная работа№4\схема лр№4) (рисунок 2).

           2.4.Открыть окно осциллографа двойным нажатием левой клавиши мыши по его обозначению на схеме. 

          2.5. Запустить моделирование на 3-5 секунд с помощью выключателя моделирования и получить осциллограммы  напряжений на выходе генератора

и на выходе параллельного колебательного контура.

           Рисунок 2-Схема лабораторной установки

        

           2.6. Изменить величину емкости С, прибавив к емкости значение С=10пФ*№варианта(с 1по 15вариант) и отняв от емкости С значение С=10пФ*№варианта (с 16 по30 вариант), причем №варианта соответствует № фамилии в списке группы).Рассчитанное значение емкости С необходимо взять за исходное.

           2.7.Рассчитать собственную частоту колебательного контура f0,используя краткие теоретические сведения.Сравнить ее  с частотой колебаний генератора,установленной в окне генератора, и определить установлен ли резонанс напряжений в параллельном  колебательном контуре(f= f0,а амплитуда колебаний на выходе параллельного колебательного контура должна быть максимальной, но меньше, чем амплитуда колебаний генератора).Если резонанса напряжений нет,то его необходимо установить изменением частоты колебаний генератора f.

          2.8. Запустить моделирование на 3-5 секунд с помощью выключателя моделирования. Зарисовать осциллограммы  напряжений на выходе генератора

и на выходе параллельного колебательного контура на миллиметровой бумаге .

           2.9.Установить на выходе генератора действующее значение напряжения E1=0.709В( амплитуда напряжения E1m= 1В). Для контроля напряжения генератора использовать осциллограф.

2.10 Получить АЧХ параллельного контура:

K(f)=K()=U2m/E1m.

для случаев:

а) сопротивление Rш =100кОм;

б) сопротивление Rш =10кОм.

Напряжение на выходе генератора поддерживается постоянным.

Измерения произвести для 10-15 различных значений частоты в диапазоне от 1кГц до 200кГц ,включив обязательно частоту f0, и результаты записать в таблицу 1.

Таблица1

f, кГц

1

f0

200

f, кГц (∆f= f-f0)

U2m

Rш=100кОм

U2m

Rш=10кОм

K(f)

Rш=100кОм

K(f)

Rш=10кОм

2.11. По результатам измерений построить АЧХ (резонансные кривые) K(f).Графики разместить на одном рисунке.Определить полосу пропускания ∆fпр(см. краткие теоретические сведения) для двух значений сопротивления Rш. Убедиться, что параллельный колебательный контур является частотно- избирательной цепью,т.е. обеспечивает максимальное выходное напряжение при резонансе f= f0,которое уменьшается при расстройке f .Причем чем больше расстройка,тем меньше выходное напряжение. Убедиться также ,что частотно- избирательные свойства зависят от величины сопротивления Rш.

          2.12.По резонансным кривым для обоих случаев (используя краткие теоретические сведения) определить, эквивалентную добротность контура Qэкв .

          2.13. Частоту колебаний генератора установить равной резонансной( f= f0) и сопротивление Rш =100кОм.Измерить действующие значения переменного тока в контуре Ik и тока генератора Iг=I1. Для этого последовательно в разрыв цепей контура и генератора подключить мультиметр, предварительно установив  его в режим измерения переменного тока, как показано на рисунках 3 и 4.

                                                 Рисунок3

                                                 Рисунок4

          2.14. Определить добротность контура по формуле Q=Ik/I1 и сравнить ее с добротностью Qэкв, полученной в п.2.12(Q Qэкв). Убедиться, что в контуре возникает резонанс токов(усиление тока генератора I1), а именно: ток в контуре Iк больше тока генератора I1 в Q раз.

2.15. Определить величину входного сопротивления контура при резонансе

(Rвх= E1/ I1).

2.16. Рассчетные данные поместить в таблицу2.

Таблица№2

Qэкв,Rш =100кОм

Qэкв,Rш =10кОм

Q ,Rш =100кОм

        Rвх

3 Отчет должен содержать:

3.1 Тему и цель работы.

3.2 Оборудование.

           3.3 Краткие теоретические сведения.

3.4 Ход работы.

3.5 Таблицы с результатами экспериментов, рисунки, графики.

3.6 Выводы.

3.7Ответы на контрольные вопросы.

4 Контрольные вопросы

4.1 Почему резонанс в цепи параллельного контура носит название резонанса токов?

4.2 Как можно зарегистрировать наступление резонанса в параллельном контуре?

4.3 Как влияет входное  сопротивление следующего каскада Rш на полосу пропускания контура?

4.4 Каким внутренним сопротивлением должен обладать генератор для питания параллельного контура?

4.5 Как экспериментально определить величину входного сопротивления контура при резонансе?

4.6 Как можно расширить полосу пропускания параллельного контура?


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60346. МЕХАНІЗМ ДІЇ ТА СПЕЦИФІЧНІСТЬ ФЕРМЕНТІВ 30 KB
  Актуальність теми: Знання механізмів дії ферментів лежать в основі медичної ензимології. Здатність ферментів каталізувати одну специфічну реакцію є найбільш важливою їх властивістю.
60351. СУЧАСНА ПРАКТИЧНА ФІЛОСОФІЯ: ПРОБЛЕМИ, ТЕОРІЇ, КОНЦЕПЦІЇ 115.5 KB
  Чому етика є складовою частиною філософського знання Функції моралі. Це обумовлено і складністю її предмета і складністю моралі як соціального явища. Філософія загальна соціологічна теорія соціологія моралі соціологія особи загальна...
60352. Forms of business in the USA. Форми бізнесу у США 69 KB
  All the corporations are to receive their charters from the state authorities. The charters state all the powers of the corporation. Many corporations try to receive their charters from the authorities of the State of Delaware, though they operate in other states.
60353. Активатори та інгібітори ферментів. регуляція ферментативних процесів 48 KB
  Актуальність теми: Знання впливу модуляторів на активність ферментів необхідні для розуміння регуляції метаболічних процесів в організмі людини. Механізми регуляції активності ферментів. Самостійна позааудиторна робота В зошитах для протоколів: покажіть схематично дію йодацетату малонової кислоти сполук мишяку солей ртуті на активність ферментів.
60354. Особливості роботи вихователя з окремими групами дітей 34.5 KB
  Важкі діти і їх поведінка в шкільному колективі: а поняття типи важких дітей і особливості їх поведінки; б основні напрями і методи перевиховання. Обдаровані діти і методика роботи з ними...