2. Исследование параллельного колебательного контура

2.1 Расчёт параметров.

2.2 Построение схемы параллельного колебательного контура, получение его АЧХ и ФЧХ.

На основании полученных данных была построена схема с номиналами элементов, выбранными из ряда Е24, изображенная на рисунке 14.

Рисунок 14 – схема параллельного колебательного контура

Для данной схемы были получены АЧХ и ФЧХ.

Рисунок 15 – АЧХ параллельного колебательного контура

Рисунок 16 – ФЧХ параллельного колебательного контура

Частота среза 505.166 Гц (погрешность относительно 500 Гц – 1.03%), сдвиг по фазе на этой частоте 88.214, спад в область низких частот – 33.202дБ /дек, в область верхних частот – 72.928 дБ /дек. Полоса пропускания – 10.415 Гц. Прямоугольность –11.091/33.25=0.334.

2.3 Исследование параллельного 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 18.

Рисунок 18 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c=f_р

Коэффициент усиления тока на резонансной частоте равен – 35,11.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c<f_с (f_с = 0.1f_с=50 Гц) изображена на рисунке 19.

Рисунок 19 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c<f_р

Полученная осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c>f_р (f_с = 10f_ср=5кГц) изображена на рисунке 20.

Рисунок 20 - осциллограмма входного и выходного сигналов при гармоническом воздействии для соотношений частот f_c>f_р

2.4 Исследование фильтра низких частот при импульсном входном сигнале.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 21.

Рисунок 21 - Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот

Амплитуда импульса на входе – 100 нА. Амплитуда импульса на выходе – 1.694 мкА. Выделяется 1-ая гармоника.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 22.

Рисунок 22 - осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот

В этом режиме происходит переходный колебательный процесс.

Осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот изображена на рисунке 23.

Рисунок 23 - осциллограмма входного и выходного сигналов при импульсном воздействии для соотношений частот

На выходе цепи наблюдаются затухающие гармонические колебания.

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

Влияние изменения внутреннего сопротивления генератора показано на рисунке 24.

Рисунок 24 – семейство АЧХ контура при различных внутренних сопротивлениях генератора

Внутреннее сопротивление генератора не влияет на АЧХ.

Влияние изменения сопротивления нагрузки показано на рисунке 25.

Рисунок 25 – семейство АЧХ контура при различных сопротивлениях нагрузки (верх 99 кОм, низ – 10 Ом).

При увеличении сопротивления нагрузки полоса пропускания уменьшается, крутизна увеличивается.

Влияние изменения емкости показано на рисунке 26.

Рисунок 26 – семейство АЧХ контура при различных емкостях (верх 1 мкФ, низ – 901 мкФ).

При увеличении емкости полоса пропускания уменьшается, крутизна незначительно увеличивается.

Выводы :

1. Последовательный колебательный контур на резонансной частоте резко увеличивает коэффициент усиления по напряжению (становится 14,7). 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. Прямоугольность составляет 0.333.

2. Параллельный колебательный контур на резонансной частоте резко увеличивает коэффициент усиления по току (становится 23,5). Частота среза 505.166 Гц (погрешность относительно 500 Гц – 1.03%), сдвиг по фазе на этой частоте 88.214, спад в область низких частот – 33.202дБ /дек, в область верхних частот – 72.928 дБ /дек. Полоса пропускания – 10.415 Гц. Прямоугольность –11.415/33.25=0.334.

3. Для работы последовательного колебательного контура требуется малое внутреннее сопротивление генератора, для работы параллельного колебательного контура - большое.

4. Колебательные контуры могут быть использованы для создания переходных колебательных процессов, увеличения амплитуды импульсов, выделения гармоник. Колебательные контуры используются в автогенераторах.

5. Последовательный колебательный контур является четырёхполюсником, параллельный колебательный контур является двухполюсником.

6. Прямоугольность последовательного колебательного контура равна - 0,333, прямоугольность параллельного колебательного контура равна - 0,338, следовательно, параллельный колебательный контур обладает более фильтрующими свойствами.

7. Для увеличения прямоугольности в последовательном колебательном контуре нужно увеличивать добротность контура и уменьшать внутреннее сопротивление генератора.

8. Для увеличения прямоугольности в параллельном колебательном контуре нужно увеличивать добротность контура и увеличивать сопротивление нагрузки.

9. Практическая добротность последовательного колебательного контура равна –f0/f пр=500.567 /10.131=49.4, которая примерно совпадает с той добротностью, которую мы взяли первоначально.

10. Практическая добротность параллельного колебательного контура равна –f0/f пр=505.166 /11.415=44.2, которая примерно совпадает с той добротностью, которую мы взяли первоначально.