9493_Старикова_ТОЭ_12

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ТОЭ

отчет

по лабораторной работе №12

по дисциплине «Теоретические основы электротехники»

Тема: Исследование искажений импульсных сигналов при прохождении их через линейные цепи

Студентка гр.9493		Старикова А.С.
Преподаватель		Панкин В.В.

Санкт-Петербург

2021

Цель работы - изучение характера и степени искажении импульсных сигналов прямоугольной формы при прохождении их через линейные цепи.

1)Исследование искажений в цепи первого порядка.

Исследование проводим для двух входных сигналов прямоугольной формы длительностью 2 мкс и 10 мкс.

Схема для 2 мкс:

Осциллограмма экспериментальных совмещенных входного и выходного сигнала для 2 мкс:

График выходного сигнала:

Осциллограмма экспериментальных входного и выходного сигнала для 10 мкс:

График выходного сигнала:

Искажение сигнала происходит ввиду наличия R-элемента, а также ввиду переходного процесса. Когда длительность импульса соизмерима с п - искажение выходного сигнала существенны, когда п меньше на порядок длительности входного сигнала - искажения существенно уменьшаются.

2) Исследование искажений в цепи второго порядка.

Аналогично п. 1 исследуйте искажения при прохождении прямоугольного импульса длительностью 10 мкс через цепь, схема которой показана на рис. 12.1, б ( L = 360 мкГн, C = 200 пФ) для различных значений : а) 4 кОм; б) 0,67 кОм; в) 0,1 кОм.

На основании (12.2) вычислите собственные частоты цепи в каждом из указанных случаев, запишите выражения для переходной характеристики цепи.

𝑅=4 кОм⟹𝑝1,2=(−0,63±𝑗3,7)∗106

ℎ1=𝐴1+𝐴2∗𝑒(−0.63∗𝑡)∗𝑐𝑜𝑠(3,7∗𝑡)

3) Исследование искажений в цепи высокого порядка.

Схема собранной цепи:

Осциллограмма экспериментальных входного и выходного сигнала для 2 мкс:

Осциллограмма экспериментальных входного и выходного сигнала для 10 мкс:

f, кГц	|Hu(jω)|
20	0,9886
52.9	0,9862
71.3	1.026
85.3	1.048
97.442	1.02
101.1	0.9998
120.9	0.8302
140.03	0.6792
161.44	0.58083
176.96	0.49596
191.324	0.35427
216.567	0.14845
254.308	0.04670
300	0.01603

Полоса пропускания по 0,707 амплитудному признаку

Из графика видно, что

Определим ширину спектра:

График амплитудных спектров входного сигнала для 2 мкс:

График амплитудных спектров входного сигнала для 10 мкс:

По 0,707 амплитудному признаку найдем полосу пропускания

Определим ширину спектра:

Ответы на вопросы:

1. Чем объясняются искажения проходящих через цепь сигналов?

Ответ:

Если спектр сигнала много меньше ПП, то искажения будут незначительными, если спектр сигнала выходит за ПП, то искажения значительные.

В случае t_и = 10 мкс ширина спектра, т.е. первый лепесток входного сигнала укладывается в полосу пропускания цепи и нет лишних высокочастотных гармоник, значит искажения малы.

При t_и = 2 мкс - большие искажения, т.к. помимо нулевой гармоники в этот спектр войдет еще много лишних высокочастотных.

2. Соответствуют ли расчетные данные экспериментальным и чем объяснить их различие?

Ответ:

Расчетные и экспериментальные данные практически соответствуют. Небольшое различие объясняется тем, что при расчете подразумеваются идеальные элементы: провода без сопротивления, вольтметр с бесконечно большим сопротивлением и т.п. В результате чего отсутствует погрешность, которая наблюдается при эксперименте.