ТОЭ_ЛР_05

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное

бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Московский технический университет связи и информатики

Предмет:

Теоретические Основы Электротехники.

Лабораторная работа № 5 по теме:

«Исследование входных частотных характеристик в RC-цепи»

Проверил: Мосичев А.В.

Цель работы -

С помощью программы Micro-Cap исследовать входные амплитудно-частотные (АЧХ) и фазочастотные (ФЧХ) характеристики RC-цепи. Сравнить АЧХ и ФЧХ, полученные с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.

Исходные данные:

f=2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 кГц

E=0,9 В

R₁=100 Ом

C1=219 нФ

Расчетные формулы

К омплексное входное сопротивление находиться косвенным методом, путем деления комплексного входного напряжение U_ВХ на комплексный входной тока I.

где

U_ВХ – комплексное входное напряжение;

- комплексный входной ток

U _r = I x R₁ – комплексное напряжение на резисторе;

- мнимая единица;

ω=2πf – угловая частота

f – частота;

|Z_BX| = Z(2πf) – модуль комплексного входного сопротивления (АЧХ);

arg(Z_BX) = φ_Z(2πf) – аргумент (фаза) комплексного входного сопротивления (ФЧХ).

С другой стороны, входное сопротивление это сопротивление со стороны входных зажимов

Re(Z_BX) = R1 – резистивное входное сопротивление (рано сопротивлению резистора R₁)

Im(Z_BX) = -X_C – реактивное входное сопротивление

– реактивное сопротивление конденсатора С1.

– граничная частота RC-цепи.

Д ля нагруженной RC-цепи

И сследование характеристик в RC-цепи (без нагрузки)

Рис. 1

1.1 Предварительные расчеты

Рис. 2

Рис. 3

Рис. 5

Рис. 4

Рис. 6

Рис. 7

1.2 Расчеты на ЭВМ

Зависимость модуля входного сопротивления от частоты

Рис. 8

Зависимость фазы входного сопротивления от частоты

Рис. 9

Зависимость модуля тока от частоты

Рис. 10

Зависимость модуля напряжения на резисторе от частоты

Рис. 11

Зависимость модуля напряжения на конденсаторе от частоты

Рис. 12

З ависимость реактивного сопротивления от частоты

Рис. 13

2.1 Исследование характеристик в нагруженной RC-цепи

Рис. 14

Д ля нагруженной RC-цепи

Таблица 1

Нагруженная RC-цепь	По предварительному расчёту	ЭВМ
(Гц) fm	4351	4200
φºm	-37,98	-37,83

З ависимость модуля входного сопротивления от частоты в нагруженной RC - цепи

Рис. 15

З ависимость фазы входного сопротивления от частоты в нагруженной RC - цепи

Рис. 16

Выводы

Входное сопротивление цепи носит резистивно-ёмкостный характер. Графики, полученные с помощью предварительных расчётов и в результате эксперимента практически идентичны.

Вопросы для самопроверки

1 Какая частота называется граничной для RC-цепи?

2 Какая частота называется граничной для RL-цепи?

3 Каково значение модуля входного сопротивления RC-цепи на граничной частоте?

4 Каково значение аргумента входного сопротивления RC-цепи на граничной частоте?

5 К чему стремиться модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC-цепи при увеличении частоты?

6 Чему равен модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC-цепи при частоте равной нулю?

Ответы на вопросы для самопроверки

1 Граничная частота RC – цепи – частота, при которой модуль реактивного сопротивления равен резистивному сопротивлению

2 Граничная частота RL – цепи – частота, при которой модуль реактивного сопротивления равен резистивному сопротивлению

3 Значение модуля входного сопротивления RC – цепи на граничной частоте равно произведению резистивного сопротивления на корень из 2

4 Значение аргумента входного сопротивления RC – цепи на граничной частоте равно -45⁰

5 Модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC – цепи стремится при увеличении частоты к R.

6 Модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC – цепи при частоте равной нулю будет равен нулю.

Москва 2020