3. Контрольные вопросы
3.1. Какие четырехполюсники называются k-фильтрами?
3.2. Назовите две основные полосы частот электрического фильтра.
3.3. Какую полосу частот пропускают фильтр низких частот (ФНЧ) и фильтр высоких частот (ФВЧ)?
4. Схема компонентной цепи
Фильтры низкой и высокой частоты (Т – образная схема) представлены на рис. 2,а, П – образная схема - на рис. 2,б. Собраны схемы на макетной плате (рис. 3).
Рис. 2.
Измерительная панель приборов со схемой представлена на рис 4.
5. Программа работы
5.1. Подготовить NI Elvis II к проведению лабораторной работы и подключить измерительную панель (рис. 4), а так же универсальный прибор (рис. 5) (п.3.2 «РП NI ELVIS II»).
5.2. Установить с клавиатуры величину амплитуды Еmгенератора синусоидального сигнала от 1 до 5 В согласно «Руководства пользователя NI Elvis II». Частоту менять от 100 до 10000 Гц.
Рис. 3.
Рис. 4.
Рис. 5
5.3. Убедиться в нормальном функционировании измерительных приборов. Провести перечисленные ниже исследования для каждой из 4-х схем (рис. 2):
- фильтр низкой частоты (Т-образная схема). Замкнуть ключи К1, К11, К12, остальные – разомкнуты;
- фильтр низкой частоты (П-образная схема). Замкнуть ключи К2, К21, К22, остальные – разомкнуты;
- фильтр высокой частоты (Т-образная схема). Замкнуть ключи К3, К31, К32, остальные – разомкнуты;
- фильтр высокой частоты (П-образная схема). Замкнуть ключи К4, К41, К42, остальные – разомкнуты.
5.3.1. С помощью осциллографа (рис. 5) измерить амплитудные значения напряжения на выходе фильтрующей цепи 2Umвых в режимах холостого хода и нагрузки при соответствующих значениях частоты тока в цепи (f=var).
5.3.2. Вычислить действующие значения: падения напряжения на выходе фильтра - Uвых; рабочую функцию передачи по напряжению – Fр; коэффициент затухания фильтра – Ар; входное (характеристическое) сопротивление фильтра – Zвх.
Расчетные формулы:
- действующие значения падения напряжения на выходе фильтра
- рабочая функция передачи фильтра
- коэффициент затухания фильтра
- модуль входного (характеристического) сопротивления фильтра
- частота среза фильтра низкой частоты
- номинальное характеристическое
сопротивление фильтра
4. Результаты измерений и расчетов привести в виде табл. 1.
Таблица 1
|
Измерено |
f, Гц |
20 |
200 |
1000 |
2000 |
10000 |
20000 |
|
2Umвых, В |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
| ||
|
Вычислено |
Uвых, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| ||
|
Fр |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
| ||
|
Ар, Нп |
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
| ||
|
Zвх, Ом |
|
|
|
|
|
|
6. По результатам расчетов построить амплитудно-частотные характеристики рабочей функции передачи Fр(f), коэффициента затухания Ар(f) и входного сопротивления фильтра Z(f), а также, график функциональной зависимости напряжения на выходе Uвых(f) реактивного LC-фильтра соответствующей частоты типа «k»