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

38 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

40208. Социально-экономическая сущность оборотных активов. Состав и структура оборотных средств 26 KB
  В хозяйственной деятельности предприятия необходимо участие не только основных но и оборотных средств необходимых для своевременного выполнения всех хозяйственных операций. Оборотный капитал предприятия его финансовые ресурсы инвестируемые в оборотные активы. Оборотные фонды часть производственных фондов предприятия вещественные элементы которых в процессе производства в отличие от основных фонды расходуются в течение данного производственного цикла и их стоимость переносится на продукт труда целиком и сразу при этом они теряют...
40209. Организация и управление оборотными средствами 38 KB
  Организация оборотных средств на предприятии включает определение потребности в оборотных средствах их состава структуры источников формирования а также регулирование и управление использованием оборотных средств. Одним из основных принципов организации оборотных средств является нормирование Реализация этого принципа позволяет экономически обоснованно установить необходимый размер оборотных средств и тем самым обеспечить условия для успешного осуществления ими своих функций. Ошибочная практика отказа от нормирования оборотных средств...
40210. Оценка эффективности использования оборотных средств 53.5 KB
  Оценка эффективности использования оборотных средств. Эффективность использования оборотных средств характеризуется системой показателей. Важнейшим критерием интенсивности использования оборотных средств является скорость их оборачиваемости. Чем короче период оборота средств и чем меньше они находятся на различных стадиях оборота тем эффективнее они используются тем больше денежных средств может быть направлено на другие цели предприятия тем ниже себестоимость продукции.
40211. Дебиторская задолженность виды, подходы к оценке и управлению 35.5 KB
  Дебиторская задолженность виды подходы к оценке и управлению.ру: Дебиторская задолженность сумма долгов причитающихся предприятию от юридических или физических лиц в итоге хозяйственных взаимоотношений с ними. В бухгалтерском учете под дебиторской задолженностью как правило понимаются имущественные права представляющие собой один из объектов гражданских прав. Следовательно право на получение дебиторской задолженности является имущественным правом а сама дебиторская задолженность является частью имущества организации.
40212. это краткосрочные высоколиквидные финансовые вложения которые можно легко конвертировать в известную сум 24.5 KB
  При составлении отчета о движении денежных средств денежные средства и их эквиваленты суммируются и учитываются общей суммой. Это делается потому что покупка и продажа финансовых вложений в форме денежных эквивалентов считаются частью общего процесса управления денежными средствами предприятия а не источником или способом использования денег. Переводы денежных средств предприятия в инвестиции и обратно не рассматриваются в отчете о движении средств как выплаты и поступления. Денежные средства и их эквиваленты отраженные в отчете о движении...
40213. Понятие и классификация ценных бумаг. Основные виды ценных бумаг 49 KB
  Ценные бумаги имеют упрощенный порядок правопередачи что является их отличительной особенностью. Ценные бумаги можно хранить многие годы рассчитываться ими оставлять в качестве залога дарить и т. Согласно статье 145 Гражданского Кодекса правом удостоверенном ценной бумагой может владеть: предъявитель ценной бумаги владелец ценной бумаги на предъявителя; лицо названное в ценной бумаге владелец именной ценной бумаги; лицо названное в ценной бумаге или распорядитель назначенный таким лицом владелец или распорядитель...
40214. Определение потребности в оборотных средствах 25.5 KB
  Определение потребности в оборотных средствах. Определение потребности предприятия в собственных оборотных средствах осуществляется в процессе нормирования т. определения норматива оборотных средств. Целью нормирования является определение рационального размера оборотных средств отвлекаемых на определенный срок в сферу производства и сферу обращения.
40215. Выбор стратегии финансирования оборотными средствами 24 KB
  Идеальная модель основана на взаимном соответствии категорий текущие активы и текущие обязательства. Модель означает что текущие активы по величине совпадают с краткосрочными обязательствами т. В реальной жизни такая модель практически не встречается. базовое балансовое уравнение модель будет иметь вид: ДП=ВА Агрессивная модель означает что долгосрочные пассивы служат источниками покрытия внеоборотных активов т.
40216. Состав и структура основных фондов, оценка, амортизация 43.5 KB
  Состав и структура основных фондов оценка амортизация. Для учета основных фондов определения их состава и структуры необходима их классификация. Выделяются следующие группы и подгруппы основных производственных фондов: Здания архитектурностроительные объекты производственного назначения: корпуса цехов складские помещения производственные лаборатории и т. Удельный вес в процентах различных групп основных фондов в общей стоимости их на предприятии представляет структуру основных фондов.