МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра физики
Отчет по лабораторной работе №6
по дисциплине «Теоретические основы электротехники»
Студент гр. |
|
Преподаватель |
Константинова Е.В. |
Тема: Исследование частотных характеристик двухполюсников
Цель работы
Исследование амплитудно-частотных и фазовых характеристик входных сопротивлений LC- и RLC -двухполюсников.
Расчетное задание
L1 = L2 = 0.025 Гн, C1 = 0.015 мкФ, С3 = 0.1 мкФ, R1 = 1000 Ом, R2 = 10 кОм, R3 = 300 Ом
Вычисление резонансных частот LC – двухполюсника
f1t
=
=
= 3184.7 Гц
f1н
=
=
= 4199.87Гц
f2t
=
=
= 8222.89 Гц
Вычисление резонансных частот RLC –двухполюсника
fp
=
=
= 8150 Гц
fp
=
=
= 34399.58i
Следовательно, резонанс возможен при R = 10 кОм
Качественно построенные графики двухполюсников (слева – LC – ДП, справа – RLC – ДП, где резонанс возможен)
2. Исследование частотных характеристик LC -двухполюсника.
Соберем
цепь
f
= 1 кГц,
= 0.05 мА, L1
= L2
= 0.025 Гн, C1
= 0.015 мкФ, С3 = 0.1 мкФ, R1=1000
Ом
Резонансные частоты получены исходя из графика АЧХ плоттера XBP1:
f1t, кГц |
3.176 |
max |
f1н, кГц |
4.231 |
min |
f2t, кГц |
8.22 |
max |
Резонансные частоты почти совпадают с теоретически рассчитанными.
Резонансные частоты получены исходя из графика ФЧХ плоттера XBP1:
f1t, кГц |
3.176 |
max |
f1н, кГц |
4.198 |
min |
f2t, кГц |
8.22 |
max |
Резонансные частоты почти совпадают с теоретически рассчитанными.
Для построения АФХ построим таблицу:
f, кГц |
Uвх/UR1 |
ф, ∘ |
|Zвх|, Ом |
1.264 |
1.095 |
23.64 |
1095 |
2.22 |
1.47 |
40.71 |
1470 |
2.945 |
3.94 |
70.63 |
3940 |
3.099 |
9.85 |
69.97 |
9850 |
3.143 |
18.12 |
58.18 |
18120 |
3.158 |
24.16 |
46.76 |
24160 |
3.168 |
30.16 |
31.93 |
30160 |
3.183 |
35.09 |
0.79 |
35090 |
3.198 |
29.5 |
-30.04 |
29500 |
3.212 |
21.57 |
-48.287 |
21570 |
3.253 |
10.77 |
-65.21 |
10770 |
3.37 |
3.99 |
-66.97 |
3990 |
3.67 |
1.51 |
-42.903 |
1510 |
3.868 |
1.17 |
-24.85 |
1170 |
3.934 |
1.12 |
-19.24 |
1120 |
4.033 |
1.07 |
-11.39 |
1070 |
4.231 |
1.04 |
2.05 |
1040 |
4.33 |
1.05 |
7.72 |
1050 |
4.626 |
1.12 |
21.46 |
1120 |
6.011 |
2 |
56.09 |
2000 |
7.33 |
5.54 |
70.75 |
5540 |
7.857 |
13.57 |
64.74 |
13570 |
8.055 |
24.86 |
47.35 |
24860 |
8.154 |
34.85 |
23.62 |
34850 |
8.22 |
38.46 |
-0.76 |
38460 |
8.286 |
34.9 |
-24.81 |
34900 |
8.352 |
28.33 |
-41.89 |
28330 |
8.484 |
18.59 |
-59.09 |
18590 |
8.846 |
9.01 |
-70.93 |
9010 |
9.44 |
5.017 |
-71.79 |
5017 |
10 |
3.65 |
-69.44 |
3650 |
График АЧХ
График ФЧХ:
3. Исследование частотных характеристик RLC-двухполюсника, в котором резонанс возможен
Соберем
цепь
f = 1 кГц, = 0.05 мА, L2 = 0.025 Гн, C1 = 0.015 мкФ, R1 = 1000 Ом, R2 = 10 кОм, R3 = 300 Ом
АЧХ и ФЧХ:
f, кГц |
Uвх/UR2 |
ф, ∘ |
8.167 |
1.328242 |
-0.663 |
Для построения АФХ построим таблицу:
f, кГц |
Uвх/UR1 |
ф, ∘ |
|Zвх|, Ом |
0.001 |
11 |
-0.048 |
11000 |
0.00434 |
11 |
-0.209 |
11000 |
0.337 |
10.47 |
-15.683 |
10470 |
0.757 |
8.91 |
-31.142 |
8910 |
1.701 |
5.69 |
-47.962 |
5690 |
2.683 |
3.82 |
-51.68 |
3820 |
4.022 |
2.5 |
-47.379 |
2500 |
4.681 |
2.1 |
-42.725 |
2100 |
6.342 |
1.51 |
-25.066 |
1510 |
7.381 |
1.36 |
-11.193 |
1360 |
8.167 |
1.33 |
-0.663 |
1330 |
9.037 |
1.35 |
9.925 |
1350 |
11.639 |
1.65 |
31.597 |
1650 |
14.991 |
2.19 |
44.099 |
2190 |
23.639 |
3.59 |
51.592 |
3590 |
32.025 |
4.77 |
50.554 |
4770 |
41.246 |
5.82 |
47.374 |
5820 |
55.88 |
7.17 |
41.679 |
7170 |
83.768 |
8.71 |
32.58 |
8710 |
138.95 |
9.98 |
21.824 |
9980 |
242.446 |
10.63 |
13.116 |
10630 |
444.991 |
10.89 |
7.272 |
10890 |
701.704 |
10.95 |
4.633 |
10950 |
1000 |
10.98 |
3.256 |
10980 |
График АЧХ:
График
ФЧХ:
График ФЧХ:
4. Исследование частотных характеристик RLC-двухполюсника, в котором резонанс невозможен.
Соберем цепь
f = 1 кГц, = 0.05 мА, L2 = 0.025 Гн, C1 = 0.015 мкФ, R1 = 1000 Ом, R2 = 10 кОм, R3 = 300 Ом
АЧХ
и ФЧХ:
Для построения АФХ построим таблицу:
f, кГц |
Uвх/UR1 |
ф, ∘ |
|Zвх|, Ом |
0.001 |
1.3 |
0.007 |
1300 |
0.023048 |
1.3 |
0.151 |
1300 |
0.14251 |
1.3 |
0.933 |
1300 |
0.796 |
1.307 |
5.159 |
1307 |
3.285 |
1.41 |
20.194 |
1410 |
6.671 |
1.71 |
35.075 |
1710 |
15.769 |
2.878 |
50.553 |
2878 |
30.445 |
4.82 |
50.98 |
4820 |
58.78 |
7.47 |
40.494 |
7470 |
125.574 |
9.81 |
23.775 |
9810 |
296.843 |
10.755 |
10.799 |
10755 |
634.158 |
10.945 |
5.123 |
10945 |
1000 |
10.98 |
3.256 |
10980 |
График АЧХ:
График ФЧХ:
График АФХ:
Вывод
В ходе выполнения лабораторной работы было проведено исследование амплитудно-частотных и фазовых характеристик входных сопротивлений LC- и RLC -двухполюсников. Были теоретически рассчитаны резонансные частоты для цепи, которые совпали с практически измеренными, также были построены графики АФХ, в которых замечены отличия в зависимости от наличия или отсутствия резонанса. Теоретически была определена схема, где резонанс невозможен.
Санкт-Петербург
2021