3. Изучение влияния потерь в контуре

на его частотные характеристики

Из имеющихся элементов подберите резистор (с минимальным сопротивлением) и включите его в контур (последовательно). Убедившись, что наблюдаемые изменения частотных характеристик качественно соответствуют ожидаемым, зарисуйте новые измеренные АЧХ и ФЧХ контура (нанесите их на предыдущий рисунок (п.1)).

По измеренным характеристикам определите параметры нового контура (k_р и П_f — с помощью курсоров, f_р и Q — вторым способом, см. п.2).

Измеренные параметры контура с добавочным резистором внесите в ту же таблицу и сравните с ожидаемыми (рассчитанными по измеренным параметрам исходного контура и номинальному значению r_доб).

4. Измерение сопротивления потерь контура

в широком диапазоне частот

Исключите из контура добавочный резистор. Замените конденсатор C (увеличьте емкость контура на два порядка). Убедившись, что наблюдаемые изменения частотных характеристик качественно соответствуют ожидаемым, измерьте новые АЧХ и ФЧХ контура (их можно не зарисовывать).

По измеренным характеристикам определите (аналогично п.3) параметры нового контура.

Измеренные параметры контура с увеличенной емкостью внесите в ту же таблицу и сравните с ожидаемыми (рассчитанными по измеренным параметрам исходного контура и новому номинальному значению C). Обратите внимание на изменение сопротивления потерь.

Контрольные вопросы

1. В чем состоит явление последовательного резонанса (резонанса напряжений)?

2. Изобразите векторные диаграммы напряжений и тока в последовательном колебательном контуре: а) при резонансе; б) при частоте, соответствующей нижней или верхней границе полосы пропускания.

3. Как изменяется амплитуда тока в последовательном колебательном контуре при изменении частоты входного напряжения?

4. Как изменяется начальная фаза тока в последовательном колебательном контуре при изменении частоты входного напряжения?

5. Изобразите вид АЧХ и ФЧХ последовательного колебательного контура, если выходным сигналом являются: а) ток в контуре; б) напряжение на конденсаторе; в) напряжение на индуктивной катушке?

6. Как изменится вид АЧХ и ФЧХ контура при изменении (увеличении, уменьшении) его добротности?

7. Каким образом можно экспериментально определить добротность последовательного колебательного контура? Его сопротивление потерь?

__________

Лабораторная работа № 8

ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПАРАЛЛЕЛЬНОГО КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА

Цель работы — на примере параллельного колебательного контура изучить особенности частотных характеристик одноконтурной резонансной цепи.

Изучаются следующие основные вопросы:

1) явление параллельного резонанса (резонанса токов); 2) качественное описание вида частотных характеристик параллельного колебательного контура; 3) количественное описание частотных характеристик (математическая модель) па­рал­лельного колебательного контура; 4) влияние потерь в контуре и коэффициента вклю­чения контура на его частотные характеристики.

Домашнее задание

Изучите вышеперечисленные основные вопросы. Рекомендуются учебное пособие [1] (§§ 5.1, 5.5), учебные пособия [2,3] и конспект лекций.

1. Изобразите схемы изучаемых цепей:

• простого параллельного колебательного контура из элементов L, r, C (сопротивление потерь r включено в индуктивной ветви);

• «сложного» параллельного колебательного контура с двумя индуктивными элементами (L= L₁+L₂);

• «сложного» параллельного колебательного контура с двумя емкостными элементами (1/C=1/C₁+1/C₂).

На каждой схеме укажите стрелками входной ток контура и напряжение на контуре.

2. Выпишите формулы, составляющие математическую модель изучаемых контуров, а именно:

• приближенные формулы для передаточной функции (сопротивления) Z(jω) и частотных характеристик — АЧХ z(ω) и ФЧХ φ_z(ω) — параллельного контура (в области параллельного резонанса). В формулах используйте обобщенную расстройку ξ(ω) и основные параметры контура — резонансную частоту ω_р, добротность Q, резонансное сопротивление R_р;

• формулы для расчета параметров математической модели контура ω_р, Q, R_р через параметры его элементов L, r, C (с использованием характеристического сопротивления ρ и коэффициента включения k_вкл).

3. Для каждого изучаемого контура изобразите вид АЧХ. На рисунках обозначьте характерные значения z и ω, а также полосу про­пускания П_.

4. Изобразите вид семейства АЧХ и вид семейства ФЧХ (в области параллельного резонанса) для различных значений добротности и коэффициента включения контура.