Министерство образования и науки РФ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет прикладной математики и телекоммуникаций

Кафедра радиоэлектронных средств

Отчёт по дисциплине «ТЭС»

Практическое занятие №2

Исследование последовательных и параллельных

колебательных контуров

Вариант 1

Выполнил: ___________________/ студентка группы тк –22 Шарапова о.И./ Проверил: ____________________/ ктн, доцент Корепанов а.Г./

Киров 2012

Цели работы:

1. Рассчитать параметры последовательного колебательного контура по заданной центральной частоте f₀ с использованием программы «Орлов». Недостающие исходные данные выберать самостоятельно, исходя из обеспечения требуемых параметров схемы с учетом здравого смысла. Используя любую программу моделирования электронных схем, соберать схему и получть АЧХ, ФЧХ. Выберать номиналы элементов колебательного контура из ряда E24, ближайшие к подобранным, и убедиться, что погрешность центральной частоты относительно заданной не превышает 5%. После этого определить по АЧХ и ФЧХ полученную центральную частоту f₀, полосу пропускания f и резонансный коэффициент передачи K. Привести схему, расчетные формулы, АЧХ и ФЧХ, а также полученные значения параметров в отчете.

2. Исследовать зависимость полосы пропускания и крутизны АЧХ от добротности контура, внутреннего сопротивления генератора и сопротивления нагрузки. Для иллюстрации действий в MicroCAP целесообразно применить возможности Stepping`а. Внести в отчет соответствующие графики и выводы.

3. Получить осциллограммы входного и выходного сигналов при гармоническом и импульсном («меандр») воздействии, установив f_с = f₀ и R_н не более 1кОм. Пронаблюдать, как будет изменяться коэффициент передачи при отклонении входной частоты от резонансной частоты контура.

4. Повторить пункты 1 - 3 для параллельного колебательного контура. Данные моделирования и выводы по каждому пункту внести в отчет.

Используемые программные и аппаратные средства: персональный компьютер (процессор Pentium и выше, ОЗУ 16 МВ или выше, HDD не менее 1 GB) с операционной системой Windows 95 или выше. ППП MicroCAP v. 7.0.

1. Исследование последовательного колебательного контура

1.1 Расчёт параметров.

1.2 Построение схемы последовательного колебательного контура, получение его АЧХ и ФЧХ.

На основании полученных данных была построена схема с номиналами элементов, выбранными из ряда Е24, изображенная на рисунке 1.

Рисунок 1 – схема последовательного колебательного контура

Для данной схемы были получены АЧХ и ФЧХ.

Рисунок 2 – АЧХ последовательного колебательного контура

Рисунок 3 – ФЧХ последовательного колебательного контура

Резонансная частота 500.567 Гц (погрешность относительно 500 Гц – 0,11%), сдвиг по фазе на этой частоте – -79, f=37.183 Гц, К=22.516. Спад в область низких частот – 22,438 дБ/дек, в область верхних частот – 62,401 дБ/дек.

1.3 Исследование зависимости полосы пропускания и крутизны АЧХ от добротности контура, внутреннего сопротивления генератора и сопротивления нагрузки.

Влияние изменения внутреннего сопротивления генератора показано на рисунке 5.

Рисунок 5 – семейство АЧХ контура при различных внутренних сопротивлениях генератора (верх 10 Ом, низ – 100 Ом).

При увеличении внутреннего сопротивления генератора полоса пропускания увеличивается, крутизна уменьшается.

Влияние изменения сопротивления нагрузки показано на рисунке 6.

Рисунок 6 – семейство АЧХ контура при различных сопротивлениях нагрузки (верх 100 кОм, низ – 10 кОм).

При увеличении сопротивления нагрузки полоса пропускания уменьшается, крутизна увеличивается.

Прямоугольность: 36.865/112.07=0.338.

Влияние изменения индуктивности показано на рисунке 7.

Рисунок 7 – семейство АЧХ контура при различных индуктивностях (верх 290 мкГн, низ – 10 мкГн).

При увеличении индуктивности полоса пропускания увеличивается, крутизна незначительно уменьшается.

1.4. Исследование последовательного колебательного контура при синусоидальном входном сигнале.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c=f_р (f_с = 500 Гц) изображена на рисунке 8.

Рисунок 8 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c=f_р

На резонансной частоте коэффициент усиления равен 13.118.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c<f_р (f_с = 0.1f_р=56 кГц) изображена на рисунке 9.

Рисунок 9 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c<f_р

Осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c>f_р (f_с =10f_р=5600 кГц) изображена на рисунке 10.

Рисунок 10 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c>f_ср

1.5 Исследование последовательного колебательного контура при импульсном входном сигнале.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 11.

Рисунок 11 - осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот

Время импульса на входе цепи – 2.02 мс, амплитуда – 1 В, на выходе цепи период 3 мс, амплитуда – 16.708 В.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 12.

Рисунок 12 - осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот

Постоянная составляющая напряжения на входе – 0.5 В. Установившаяся постоянная составляющая напряжения – 495 мВ.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 13.

Рисунок 13 - осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот

Амплитуда напряжения на входе – 1 В, на выходе – 1.272 В. Время импульсов на входе и выходе одинаковое. Происходит переходный колебательный процесс.