73814

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В схемах постоянного тока в которых ток обычно имеет фиксированное значение определяемое сопротивлениями и напряжениями катушки индуктивности обычно имеют лишь незначительный эффект или вообще не имеют никакого эффекта как в нашем случае с использованием идеальной катушки.

Русский

2014-12-20

4.68 MB

0 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ  БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет компьютерных технологий и систем

Кафедра ЭВМ

 

 

 

ПАНАРАД СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ВМИС

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОСТЕЙШИХ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Отчёт по лабораторной работе №1

(вариант 15)

студента 3 курса 221902 группы

 

Преподаватель

  

Золоторевич Людмила Андреевна,                          

 

доцент кафедры ЭВМ,

кандидат технических наук

Минск 2014

1 ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

               Таблица 1 – Определение варианта работы

№ варианта

работы

№ варианта

задания 2.1

№ варианта

задания 2.2

№ варианта

заданий 3

№ варианта

заданий 4.1

15

12

15

31

15

     Таблица 2 – Вариант задания 2.1

№ варианта

E1

C1

L1

R1

12

120 В

22 нФ

200 мГн

400 Ом

12 В

35 пФ

300 мГн

1 МОм

Таблица 3 – Вариант задания 2.2

варианта

U1

f

C1

R1

15

45 В

20 Гц

25 пФ, 2500 пФ, 0.025 мкФ, 25 мкФ

10 кОм

5 Гц, 50 Гц, 50 кГц, 0.5 МГц

1 мкФ

Таблица 4 – Вариант заданий 3


варианта

Источник переменного напряжения

Емкость

C1

Индуктивность

L1

Источник постоянного напряжения

U2

Нагрузочное сопротивление

R1

U1

f

31

3 В

100 Гц, 100 кГц, 100 МГц

300 пФ

50 мкГн

6 В

1 кОм

                      

                       Таблица 5 – Вариант задания 4.1

варианта

Uвх

fвх

R1

R2

15

0.5 В

2400 МГц

200 Ом

200 Ом

2 ЗАДАНИЕ 2.1. ЁМКОСТЬ И ИНДУКТИВНОСТЬ В ЦЕПЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА.1 Конденсатор в цепи постоянного напряжения

Рисунок 1 – Схема с конденсатором в цепи постоянного напряжения, опыт 1

Рисунок 2 – Схема с конденсатором в цепи постоянного напряжения, опыт 2

n/n

E1 источник питания

C1 ёмкость

R1 резистор

I

ток

U

Падение напряжения

1

120 В

22 нФ

400 кОм

0.00 А

0.00 В

2

12 В

35 пФ

1 МОм

0.00 А

0.00 В

Таблица 6 – Серия опытов с ёмкостью в цепях постоянного напряжения

Ток в цепи определяется по формуле:

 

Т.к. опыт с ёмкостью проводился в цепях постоянного тока (f=0) из формулы следует, что I=0, цепь будет разорвана и ток через конденсатор не пойдёт.

В схемах постоянного тока, в которых ток обычно имеет фиксированное значение, определяемое сопротивлениями и напряжениями, катушки индуктивности обычно имеют лишь незначительный эффект или вообще не имеют никакого эффекта, как в нашем случае с использованием идеальной катушки.

2.2 Катушка индуктивности в цепи постоянного тока

Рисунок 3 – Схема с катушкой индуктивности в цепи постоянного тока, опыт 1

Рисунок 4 – Схема с катушкой индуктивности в цепи постоянного тока, опыт 2

n/n

E1 источник питания

L1 индуктивность

R1 резистор

I

ток

U

Падение напряжения

1

120 В

200 мГн

400 Ом

300.1 мА

120.00 В

2

12 В

300 мГн

1 МОм

24.00 мкА

12.000 В

Таблица 7 – Серия опытов с индуктивностью в цепях постоянного тока

Катушка индуктивности в цепи постоянного тока имеет нулевое сопротивление при моделировании. Показатели тока в цепи не совпадают с вычисленными значениями по закону Ома , так как в данной цепи свой вклад вносит внутреннее сопротивление вольтметра . При этом внутренним сопротивлением амперметра  фактически можно пренебречь, то есть , падение напряжения на резисторе фактически равно ЭДС источника питания.

Во всех опытах при моделировании цепи источник имел нулевое внутреннее сопротивление.

3 ЗАДАНИЕ 2.2. ЁМКОСТЬ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Рисунок 5 – Схема с ёмкостью в цепи переменного тока

n/n

Параметры

Осциллограммы

Серия №1.  Частота переменного тока фиксирована, меняется емкость конденсатора

Опыт №1

U1

45 В

f

20 Гц

C1

25 пФ

R1

10 кОм

IR1

0.1432 мкА

1-2

1.6035

Опыт №2

U1

45 В

f

20 Гц

C1

2500 пФ

R1

10 кОм

IR1

14.33 мкА

1-2

1.53807

Опыт №3

U1

45 В

f

20 Гц

C1

0.025  мкФ

R1

10 кОм

IR1

143.2 мкА

1-2

1.289

Опыт №4

U1

45 В

f

20 Гц

C1

25 мкФ

R1

10 кОм

IR1

4.4986 мА

1-2

0

Серия №2.  Емкость конденсатора фиксирована, меняется частота переменного тока

Опыт №1

U1

45 В

f

5 Гц

C1

1 мкФ

R1

10 кОм

IR1

1.3652 мА

1-2

1.2959

n/n

Параметры

Осциллограммы

Опыт №2

U1

45 В

f

50 Гц

C1

1 мкФ

R1

10 кОм

IR1

4.2941 мА

1-2

0.3534

Опыт №3

U1

45 В

f

50 кГц

C1

1 мкФ

R1

10 кОм

IR1

4.50 мА

1-2

0

Опыт №4

U1

45 В

f

0.5 МГц

C1

1 мкФ

R1

10 кОм

IR1

4.5017 мА

1-2

0

Таблица 8 – Серия опытов с ёмкостью в цепях переменного тока

Конденсатор в цепи переменного тока имеет реактивное сопротивление , где  – частота,  – ёмкость конденсатора. При протекании переменного тока через конденсатор напряжение на конденсаторе отстаёт от тока на 90°, т. е. вектор напряжения направлен вниз под углом 90° к вектору тока. Однако с ростом ёмкости или частоты источника сопротивление конденсатора уменьшается, следовательно, уменьшается общее сопротивление цепи. Однако на определённом этапе (опыт 3 первой серии опытов) ток возрастать прекращает, так как дальнейшее увеличение ёмкости не приводит к существенному уменьшению сопротивления цепи. При этом разность фаз между векторами входного и выходного напряжений приближается к нулю. Внутренним сопротивлением мультиметра в режиме измерения тока – 1 нОм – можно пренебречь.

4 ЗАДАНИЕ 3. СВОЙСТВА ЁМКОСТЕЙ И ИНДУКТИВНОСТЕЙ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ПОСТОЯННОЙ И ПЕРЕМЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ

Рисунок 6 – Схема с переключаемыми ёмкостью и индуктивностью в цепи с постоянной и переменной составляющей

n

Параметры

Осциллограммы

Испытание №1. Частота переменного тока 100 Гц

Ёмкость (конденсатор С1)

E1

V1

3 В

f1

100 Гц

E2

V2

6 В

С1

300 пФ

R1

1 кОм

V3

571.8 мкВ

V4

-0.733 мкВ

Индуктивность (катушка индуктивности L1)

E1

V1

3 В

f1

100 Гц

E2

V2

6 В

L1

50 мкГн

R1

1 кОм

V3

3 В

V4

5.995 В

Испытание №2. Частота переменного тока 100 кГц

Ёмкость (конденсатор С1)

E1

V1

3 В

f1

100 кГц

E2

V2

6 В

С1

300 пФ

R1

1 кОм

V3

581.6 мВ

V4

-1.037 мВ

Индуктивность (катушка индуктивности L1)

E1

V1

3 В

f1

100 кГц

E2

V2

6 В

L1

50 мкГн

R1

1 кОм

V3

2.999 В

V4

6.005 В

n

Параметры

Осциллограммы

Испытание №3. Частота переменного тока 100 МГц

Ёмкость (конденсатор С1)

E1

V1

3 В

f1

100 МГц

E2

V2

6 В

С1

300 пФ

R1

1 кОм

V3

3 В

V4

4.724 мВ

Индуктивность (катушка индуктивности L1)

E1

V1

3 В

f1

100 МГц

E2

V2

6 В

L1

50 мкГн

R1

1 кОм

V3

94.04 мВ

V4

6 В

Таблица 9 – Серия опытов с ёмкостью и индуктивностью в цепях с постоянной и переменной составляющей

При моделировании считалось, что внутреннее сопротивление катушки индуктивности L1 является нулевым, поэтому постоянную составляющую тока она пропускает без потерь. То есть показания вольтметра V4 равны напряжению источника E2 при любой частоте. Также считается, что конденсатор C1 не имеет утечек, поэтому он полностью не пропускает постоянную составляющую тока. Показания цифрового вольтметра V4 могут изменяться во времени, принимая в том числе и отрицательные значения  (особенно на сверхнизких частотах, вроде 1 Гц), однако на самом деле постоянное напряжение на резисторе R1 при любой частоте отсутствует.

Реактивное сопротивление катушки индуктивности  на частоте  равно , оно прямо пропорционально частоте. Ёмкостное сопротивление конденсатора  равно . Оно обратно пропорционально частоте. Как видно из осциллограмм, на очень низких частотах ёмкостное сопротивление конденсатора значительно превышает сопротивление R1, поэтому падение напряжения на R1 по закону Ома очень мало. На средних частотах реактивные сопротивления катушки и конденсатора сопоставимы, падение напряжения на них очень мало. На высоких частотах ёмкостное сопротивление значительно меньше R1, индуктивное сопротивление значительно превосходит R1. Соответственно, падение напряжения на конденсаторе очень мало, на катушке – почти равно напряжению источника E1.

Внутренним сопротивлением вольтметров можно пренебречь.

5 ЗАДАНИЕ 4.1 Исследование схемы делителя напряжения

Рисунок 7 Схема делителя напряжения

п/п

Параметры

Осциллограммы

1

Uвх , В

0.5

fвх, МГц

240

R1, Ом

200

R2, Ом

200

Uвых, мВ

176.8

Вывод:

Из осциллограммы получим, что  = 490,86 мВ,  = 245,41 мВ

Из мультиметра получим, что  = 176,8 мВ

Из вольтметра получим, что  = 353,6 мВ

Между действующими и амплитудными значениями существуют следующие соотношения:

Полученные опытным путём данные соответствуют теоретическим.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

73701. Работа сил электростатического поля 223.5 KB
  Работа сил электростатического поля по перемещению заряда по замкнутому контуру равна нулю. Эта формула справедлива не только для поля точечного заряда но и для электростатического поля вообще. Работа сил электростатического поля по замкнутому контуру называется циркуляцией вектора напряженности электростатического поля. Стокса циркуляция вектора напряженности электростатического поля по контуру L равна потоку ротора поля через поверхность.
73702. Эквипотенциальные поверхности 353 KB
  Нельзя ли нарисовать поле с точки зрения скаляра. Поле точечного заряда. Электрическим диполем называется пара точечных зарядов разного знака одинаковых по модулю жестко закрепленных на одинаковом расстоянии друг от друга. Рассчитаем поле диполя.
73703. Dектор электрической индукции и вектор поляризации 199 KB
  Ранее были введены следующие два вектора: вектор электрической индукции и – вектор поляризации. Где проекция вектора на любое направление параллельное плоскости. Граничные условия для вектора так же выполняются т. Гаусса выполняется и для вектора но вектор не реагирует на внешние заряды – только на поляризационные.
73704. Электростатика проводников 156.5 KB
  В проводнике заряды могут двигаться при наложении маленьких полей в пределе бесконечно малых. Проводник – это такая среда содержащая свободные заряды которые можно перемещать по объему без совершения работы идеальный проводник. Такие проводники в природе существуют.
73705. Конденсатор. Параллельное и последовательное соединение конденсаторов 110 KB
  Можно выбрать сколько угодно проводников диэлектриков и подать на два выбранных проводника некоторые противоположные заряды и померить разность потенциалов между выбранными проводниками. Зарядим обе сферы равными по модулю и противоположными по знаку зарядами. Помещаем на платинах разноимённые заряды . Если представить что мы создали данную разность потенциалов на каждом конденсаторе отдельно а потом соединили их то сумма зарядов при присоединении не изменится ни справа ни слева .
73707. Постоянный электрический ток, Электрический ток, плотность тока, сила тока 323.5 KB
  Электрический ток плотность тока сила тока. Основными характеристиками электрического тока являются плотность тока векторная характеристика и сила тока скалярная величина. Плотность электрического тока – заряд проходящий через единичную площадку перпендикулярную потоку за единицу времени. Сила электрического тока через поверхность с заранее выбранным направлением нормали – это заряд протекающий через единицу времени.