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

25 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

84487. Пропріорецептори, їх види. Будова та функції м’язових веретен 43.25 KB
  Пропріорецептори М’язів м’язові веретена Суглобових сумок Сухожилків тільця Гольджі Види рецепторів Адекватний подразник Деформація Розтягнення Розтягнення Ступінь та швидкість розтягнення м’язів Ступінь згинання розгинання в суглобі Ступінь та швидкість скорочення м’яза так як при скороченні сухожилки розтягуються Контролюють М’язові веретена – первинні механорецептори що мають складну структуру. Адекватним подразником ІФВ є розтягнення центральної частини – ядерної сумки. Таке розтягнення та збудження спіралевидного нервового...
84488. Механізми і закономірності передачізбудження в центральних синапсах 44.76 KB
  Аксосоматичні Аксоаксональні Аксодендритні Дендродендритичні Збудливі Гальмівні Хімічні Електричні Механізм передачі збудження через центральний аксосоматичний хімічний синапс полягає в наступному: ПД поширюється по мембрані аксона далі по мембрані пресинаптичній підвищення проникності пресинаптичної мембрани для іонів С2 вхід їх в нервове закінчення за градієнтом концентрації вихід медіатора в синаптичну щілину дифузія медіатора до постсинаптичної мембрани взаємодія з мембранними циторецепторами збільшення...
84489. Види центрального гальмування. Механізми розвитку пре- та постсинаптичного гальмування 43.78 KB
  Механізми розвитку пре та постсинаптичного гальмування. Гальмування – активний фізіологічний процес. Гальмування в ЦНС Постсинаптичне Пресинаптичне За локалізацією За електрофізіологічною природою Гіперполяризаційне Деполяризаційне За будовою нейронних ланцюгів Зворотнє Пряме Постсинаптичне гіперполяризаційне гальмування.
84490. Сумація збудження і гальмування нейронами ЦНС 48.02 KB
  Взаємодія збудження та гальмування на тілі кожного окремого нейрона відбувається шляхом сумації просторової та часової. В залежності від переважання сумації ЗПСП чи ГПСП нейрон може перебувати в трьох станах: збудження – характеризується генерацією ПД на мембрані аксонного горбика в результаті переважання сумації ЗПСП деполяризація мембрани дійшла до критичного рівня: чим інтенсивніше протікає сумація ЗПСП тим швидше деполяризація доходить до Екр тим частіше ПД в РРН тобто тим сильніше збудження нейрона. Таким чином за допомогою...
84491. Рухові рефлекси спинного мозку, їх рефлекторні дуги, фізіологічне значення 45.37 KB
  У складі задніх рогів спинного мозку переважають вставні нейрони. Біла речовина спинного мозку представлена волокнами висхідних та низхідних шляхів. Контроль на рівні спинного мозку Рецептори шкіри Вісцерорецептори ангіорецептори.
84492. Провідникова функція спинного мозку. Залежність спінальних рефлексів від діяльності центрів головного мозку. Спінальний шок 43.05 KB
  Біла речовина спинного мозку передні бокові та задні канатики складається з нервових волокон які формують провідні шляхи. Основними висхідними шляхами є: 1. Шлях Голя – розташований в медіальній частині заднього канатика. Шлях Бурдаха – розташований в латеральній частині заднього канатика.
84493. Рухові рефлекси заднього мозку, децеребраційна ригідність 48.79 KB
  Вони носять назву надсегментарних утворень так як впливають на м’язи не прямо а через мотонейрони сегментарних структур – рухові ядра спинного мозку і черепномозкових нервів. Задній мозок отримує і переробляє всю аферентну інформацію що надходить від спинного мозку оскільки всі специфічні висхідні шляхи від спинного мозку входячи в стовбур мозку задній та середній мозок віддають коллатералі гілочки до ретикулярної формації тут продовжується обробка аферентної інформації. В задньому мозку розміщені 4 вестибулярні ядра медіальне...
84494. Рухові рефлекси середнього мозку, їх фізіологічне значення 44.55 KB
  Середній мозок СрМ за участі сітчастої речовини опрацьовує аферентну інформацію яка поступає в спинний та задній мозок. Нова інформація поступає в СрМ від зорових та слухових рецепторів. На основі опрацьовання інформації від усіх цих рецепторів СрМ здійснює контроль за станом зовнішнього та внутрішнього середовища організма. Важливими надсегментарними руховими ядрами СрМ є: 1 червоні ядра – від них інформація від нейронів спинного мозку передається по шляхах що перехрещуються руброспінальні шляхи – елемент ЛНС; 2 ретикулярна формація;...
84495. Мозочок, його функції, симптоми ураження 44.3 KB
  Від вестибулорецепторів через вестибулярні ядра – контроль за збереженням рівноваги при русі. Від всіх рухових ядер стовбуру ретикулярна формація краєві ядра. З руховими ядрами стовбуру ретикулярна формація вестибулярні ядра червоні ядра через які Мз здійснює вплив на мотонейрони і на м’язи. З базальними ядрами.