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

35 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

78832. Добридень тобі, Україно моя! 141 KB
  Мета: Проаналізувати особливості життєвого та творчого шляху Павла Тичина; дослідити роль П. Тичини як громадського діяча. Розвивати пам’ять, декламаторські здібності, виховувати любов до українського поетичного слова, формувати національну свідомість, творчу особистість.
78833. Вже у фермера в дворі наступає Новий рік 48.5 KB
  Срібні дзвіночки дзвеніли під вікнами і все що бажали у цей святковий день маленькі колядники неодмінно збувалося. Входять до классу колядники Панігосподарко Чи дозволите колядувати Колядувати дім звеселяти А як же Кажуть що в тій хаті і добра не буде яку колядники...
78834. Шевченкове ім’я нам сіяє, як зоря 289 KB
  Активізувати та збагачувати знання дітей про життя та творчість Тараса Григоровича Шевченка; вчити учнів сприймати поезію Кобзаря серцем і душею, викликати інтерес до поезії; виховувати любов до України; спонукати учнів до вияву власних творчих здібностей та їх розвитку...
78835. Урочиста лінійка до дня народження Т.Г.Шевченка 46 KB
  Звучить пісня Реве та стогне Дніпр широкий Учитель Навесні коли тануть сніги А на рясті просяє веселка Повні сили й живої снаги Ми вшановуєм пам΄ять Шевченка. Трагічна та яскрава доля Тараса Шевченка як і доля його...
78836. Хто він, Т.Г. Шевченко? 940 KB
  Бесіда з учнями: учні висловлюють свої думки з приводу поставленого запитання Слово вчителя: Отже ми поки що тільки припускаємо що у Шевченка могли виникати думки про те як просвітити український люд світлом науки. Шевченка. Однак хто ще з такою силою пристрасті як Шевченко звеличив...
78837. Кобзарем його ми звемо… 124.5 KB
  Благословен той день і час Коли прослалась килимами Земля яку сходив Тарас Малими босими ногами Земля яку скропив Тарас Дрібними росами сльозами 9 березня 1814 р. В хаті Григорія Шевченка блиснув у вікні єдиний на все село вогник і народилася нова кріпацька душа для пана а для України...
78838. Написання твору за репродукцією картини Івана Івановича Шишкіна «Зима» 152 KB
  Формувати навички планування, самоконтролю, самоаналізу. Удосконалювати навички каліграфічного грамотного письма. Допомагати учням розкривати їх здібності, формувати пізнавальну активність, розширювати її за рамками картини, поповнювати словниковий запас. Духовно збагачувати внутрішній світ учнів.
78839. МОЯ РІДНА ШКОЛА 44 KB
  Мета: познайомити дітей зі школою, з правилами поведінки на уроці та в школі; створити атмосферу доброзичливості, викликати зацікавленість до навчальних дисциплін; розвивати комунікативні якості учнів; виховувати дружні взаємовідносини у дитячому колективі.
78840. Шляхами подвигу і слави наших дідів і батьків 41.5 KB
  Мета: вшанувати пам’ять про тих, хто загинув у Великій Вітчизняній війні; ознайомити із життєвим шляхом ветерани війни Сірик Марії Тимофіївни; формувати патріотичні почуття гордості за старше покоління; виховувати в учнів повагу до героїзму, відваги і стійкості співвітчизників.