Федеральное агентство рф по связи и информатизации
ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет
телекоммуникаций и информатики»
Уральский технический институт связи и информатики (филиал)
Е. C. Тарасов основы теории цепей
Методические указания по выполнению лабораторной работы по теме: «Исследование частотных характеристик фильтров Чебышева» для студентов всех форм обучения направлений
550400 Телекоммуникации
654200 Радиотехника
Екатеринбург 2010
1. Цель работы:
Исследование амплитудно-частотных характеристик фильтров Чебышева. Проверка правильности применения методов их математического описания. Приобретение навыков экспериментальных исследований характеристик фильтров.
2. Литература.
2.1. Бакалов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов/ В.П.Бакалов, В.Ф. Дмитриков, Б.И. Крук. – М.: Радио и связь, 2007.
3. Основное оборудование.
3.1. Лабораторная установка NI ELVIS.
3.2. Персональный компьютер с программой виртуальных приборов «NI ELVISmx Instrument Launcher».
4. Подготовка к работе.
4.1. Повторить правила работы с лабораторной установкой NI ELVIS.
4.3. Повторить порядок работы с программой виртуальных приборов «NI ELVISmx Instrument Launcher»
4.4. Выполнить задания из пункта «Расчетная часть».
4.5. Ответить на контрольные вопросы.
5. Задание.
5.1. Расчетная часть.
5.1.1. По графику полинома Чебышева третьего порядка (рисунок 7.4) определить значения нормированной частоты , при которых АЧХ фильтра - прототипа (7.1) принимает экстремальные значения в полосе пропускания. Рассчитать значения функции (7.1) в этих точках и на границе полосы пропускания. Увеличивая значение нормированной частоты , рассчитать АЧХ фильтра за пределами полосы пропускания.
5.1.2. Определить по графику нормированные частоты, при которых затухание A = - 20 lg K() достигает значений 6 дБ, 10 дБ, 20 дБ. Поставив в соответствие значения нормированных частот и денормированных частот для ФНЧ в виде таблицы, записать соответствующие значения АЧХ в выбранных точках. Аналогично с помощью таблицы 7.4 и формул 7.4 – 7.6 рассчитать и построить графики АЧХ ФВЧ и ПФ. Результаты расчетов свести в таблицы..
5.1.3. Нарисовать в отчет схемы, показанные на рисунках 7.1, 7.2, 7.3 с использованием макетной платы NI ELVIS и виртуального мультиметра.
Рисунок 7.1 – Схема исследования ФНЧ
Рисунок 7.2 – Схема исследования ФВЧ
Рисунок 7.3 – Схема исследования ПФ
5.2. Экспериментальная часть.
5.2.1 Покажите преподавателю схемы для исследования фильтров, разработанные дома, в соответствии с пунктом 5.1.3.
5.2.2. На макетной плате соберите схему согласно рисунку 7.1., при этом Rн=200 Ом Покажите ее преподавателю.
5.2.3. Снимите АЧХ для фильтра НЧ, начиная от 100Гц до частоты fср + 20кГц. Всего должно быть 10 точек измерения, включая частоту среза. Результаты свести в таблицу 7.1.
Таблица 7.1
f, кГц |
U, В |
||
Rн=200 Ом |
Rн=600 Ом |
Rн=1500 Ом |
|
0,1 |
|
|
|
….. |
|
|
|
fср |
|
|
|
….. |
|
|
|
fср + 20кГц |
|
|
|
5.2.4. Замените сопротивление нагрузки на Rн=600 Ом и повторите эксперимент по пункту 5.2.3.
5.2.5. Замените сопротивление нагрузки на Rн=1500 Ом и повторите эксперимент по пункту 5.2.3.
5.2.6. В одних осях координат построить три графика АЧХ, для каждого сопротивления. Здесь же построить график расчетной АЧХ.
5.2.7. На макетной плате соберите схему согласно рисунку 7.2. Покажите ее преподавателю.
5.2.8. Снимите АЧХ для фильтра ВЧ, начиная от fср - 10кГц до частоты fср + 30кГц. Всего должно быть 10 точек измерения, включая частоту среза. Результаты свести в таблицу 7.2.
Таблица 7.2.
f, кГц |
U, В |
||
Rн=200 Ом |
Rн=600 Ом |
Rн=1500 Ом |
|
fср - 10кГц |
|
|
|
….. |
|
|
|
fср |
|
|
|
….. |
|
|
|
fср + 30кГц |
|
|
|
5.2.9. Повторите пункты 5.2.4 – 5.2.6.
5.2.10. На макетной плате соберите схему согласно рисунку 7.3. Покажите ее преподавателю.
5.2.11. Снимите АЧХ для фильтра ВЧ, начиная от fн.ср - 20кГц до частоты fв.ср + 20кГц. Всего должно быть 10 точек измерения, включая частоты среза. Результаты свести в таблицу 7.3.
5.2.12. Повторите пункты 5.2.4 – 5.2.6.
5.2.13. Сделайте вывод о влиянии сопротивления нагрузки на параметры фильтров.
Таблица 7.3.
f, кГц |
U, В |
|||
Rн=200 Ом |
Rн=600 Ом |
Rн=1500 Ом |
||
fн.ср - 20кГц |
|
|
|
|
….. |
|
|
|
|
fн.ср |
|
|
|
|
….. |
|
|
|
|
fв.ср |
|
|
|
|
….. |
|
|
|
|
fв.ср + 20кГц |
|
|
|
|