На усложненном уровне

1.7 Рассчитать для заданного LC-фильтра постоянную k и частоту среза f_С (на рисунке 3,а, б представлены схемы Т-образного и П-образного ФНЧ, а на рисунке 3в, г – схемы Т-образного и П-образного ФВЧ).

а б

в г

Рисунок 3

1.8 Для каждого значения частоты, указанного в таблице 4, определить для заданного LC-фильтра дискретные значения характеристической постоянной ослабления α_С(f) и характеристической постоянной фазы β_С(f), а также рассчитать сопротивление нагрузки в согласованном режиме Z_С(f) в пределах полосы пропускания. Полученные значения занести в таблицу 4.

1.6 Рассчитать для заданных частот в полосе задержания индуктивность катушки или емкость конденсатора, которая обеспечивает согласованную нагрузку фильтра. Полученные значения занести в таблицу 4.

Таблица 4. LC-фильтр

n = f / f0

0,1

0,4

0,7

1

2

4

6

f, Гц

Расчет

С, дБ

С , 

ZС, Ом

L, мГн / С, мкФ

Эксперимент в согласованном режиме

С экс., дБ

С экс., 

Эксперимент при сопротивлении нагрузки, равном k Ом

 экс., дБ

 экс., 

2 Задание на моделирование (на базовом уровне)

2.1 Загрузить ELECTRONICS WORKBENCH в оперативную память ПЭВМ.

2.2 Собрать на рабочем поле монтажного стола макет электрической цепи, рассчитанной в п.п. 1.1-1.2. На рисунке 4,а показана схема для моделирования RC ФНЧ.

2.3 Установить для источника ЭДС действующие значения напряжения U₁ = 10 В и частоту f = 50 Гц, а значения параметров фильтра в соответствии с вариантом задания.

2.4 Подключить к схеме фильтра измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter – измеритель диаграмм Боде) из приборной панели. Развернуть изображение Bode Plotter двойным нажатием клавиши мыши по нему, и выполнить его настройку. Убедиться в том, что активизирован режим измерения АЧХ Magnitude. Установить логарифмический масштаб Log для частоты в Гц, откладываемой по оси Х Horizontal и десятичный масштаб Lin для измеряемой безразмерной величины K_U, откладываемой по вертикали Vertical. Подобрать с помощью соответствующих счетчиков такие начальные I и конечные F значения измеряемой величины и частоты, чтобы АЧХ размещалась в максимальном масштабе на всем экране Bode Plotter (рисунок 4,б).

а

б в

1 2 3 4

Рисунок 4

2.5 Переместить визирную линию (1 на рисунке 4,б) с помощью мыши или с помощью управляющих кнопок (2 на рисунке 4,б) до тех пор, пока в окне 3 не появится значение K_U  0,707 либо -3 дБ в случае выбора логарифмического масштаба по оси Vertical (на рисунке 4,б это значение равно «0.702»). При этом в окне 4 отобразится значение частоты среза f_С (на рисунке 4,б это значение равно «97.75 Hz»). Скопировать с помощью команды Edit/Copy as Bipmap изображение моделируемой схемы и АЧХ изBode Plotter в буфер обмена, а затем вставить их в отчет о выполнении работы.

2.6 Переключить Bode Plotter в режим измерения ФЧХ Phase. При этом в окне 3 отобразится значение фазового сдвига, соответствующего частоте среза (на рисунке 4,в это значение равно «-45.37»). Вставить изображение ФЧХ из Bode Plotter в отчет о выполнении работы.

2.7 Переключить Bode Plotter режим измерения АЧХ Magnitude. Определить с помощью визирной линии точные значения частоты задержания f_З, установив ее на уровень соответствующий K_U  0,1 (либо -20 дБ в случае выбора логарифмического масштаба по оси Vertical). При этом в соответствующем окне 4 отобразится значение частоты задержания f_З. Вставить изображение АЧХ из Bode Plotter в отчет о выполнении работы.

2.8 Переключить Bode Plotter в режим измерения ФЧХ Phase. При этом в окне 3 отобразится значение фазового сдвига, соответствующего частоте задержания исследуемого фильтра. Вставить изображение ФЧХ из Bode Plotter в отчет о выполнении лабораторной работы.

2.9 Подключить на выход исследуемого RC-фильтра сопротивление нагрузки 100 Ом и повторить п.п. 2.5-2.6.

2.10 Собрать на рабочем поле монтажного стола макет электрической цепи, рассчитанной в п.п. 1.4-1.5. Вставить в отчет по лабораторной работе схему для моделирования заданной цепи и соответствующие изображения Bode Plotter для АЧХ и ФЧХ, с визирной линией, установленной на частоты f₀, f_С1, f_С2, f_З1, f_З2.