ЛБ6_вар9
.docxМинистерство науки и высшего образования Российской Федерации
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
________________________________________________________________
Инженерная школа энергетики |
Направление подготовки |
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника |
Отделение электроэнергетики и электротехники
Элементы устройств автоматики энергосистем
Лабораторная работа №6 |
Исследование работы активного полосового фильтра |
Вариант 9 |
Обучающийся
Группа |
ФИО |
Подпись |
Дата |
|
|
|
|
Руководитель
Должность |
ФИО |
Подпись |
Дата |
Ассистент ОЭЭ |
Гречушников В.В. |
|
|
Томск – 2020
Цель работы: изучить работу активного полосового фильтра с многопетлевой обратной связью с помощью программного обеспечения Multisim.
Исходные данные
Рисунок 1 – Исходная схема задания
Таблица 1 – Исходные данные
Вариант |
С1 |
С2 |
R1 |
R2 |
R3 |
мкФ |
мкФ |
кОм |
кОм |
кОм |
|
9 |
0,092 |
0,092 |
22 |
13,4 |
44 |
Измерения и расчеты
1. Собираем исходную схему с учетом исходных данных в программе Multisim:
Рисунок 2 – Исходная схема в программе Multisim
2. С помощью измерительного прибора Bode Plotter снимаем АЧХ и определяем частоту, при которой амплитуда выходного сигнала максимальна (G = 0):
Рисунок 3 – Амплитудно-частотная характеристика
3. Задаем на источнике данную частоту и снимаем показания осциллографа:
Рисунок 4 – Осциллограмма при f = 89,436 Гц
Снимем фазо-частотную характеристику с помощью Bode Plotter:
Рисунок 5 – ФЧХ при f = 89,436 Гц
Согласно ФЧХ сдвиг по фазе равен -124,224 градуса, сравним это значение со сдвигом по фазе, который можно получить с помощью осциллограммы:
4. Прибавим к найденной частоте 100 Гц и повторим эксперимент:
Рисунок 6 – Амплитудно-частотная характеристика при f = 189,436 Гц
Снимаем показания осциллографа:
Рисунок 7 – Осциллограмма при f = 189,436 Гц
Снимем фазо-частотную характеристику с помощью Bode Plotter:
Рисунок 8 – ФЧХ при f = 189,436 Гц
Согласно ФЧХ сдвиг по фазе равен 118,268 градуса, сравним это значение со сдвигом по фазе, который можно получить с помощью осциллограммы:
5. Отнимем от найденной частоты 40 Гц и повторим эксперимент:
Рисунок 9 – Амплитудно-частотная характеристика при f = 49,436 Гц
Снимаем показания осциллографа:
Рисунок 10 – Осциллограмма при f = 49,436 Гц
Снимем фазо-частотную характеристику с помощью Bode Plotter:
Рисунок 11 – ФЧХ при f = 49,436 Гц
Согласно ФЧХ сдвиг по фазе равен -124,393 градуса, сравним это значение со сдвигом по фазе, который можно получить с помощью осциллограммы:
6. Сравним полученные результаты:
Таблица 2 – Полученные результаты
f, Гц |
Коэффициент передачи k |
Сдвиг фазы |
||
по АЧХ |
по осциллограммам |
по ФЧХ |
по осциллограммам |
|
89,436 |
0,99954 |
1,00072 |
-124,224 |
-180,116 |
189,436 |
0,4737 |
0,4649 |
118,268 |
113,684 |
49,436 |
0,5647 |
0,5698 |
-124,393 |
-113,26 |
Вывод: В данной лабораторной работе был исследован активный полосовой фильтр с многопетлевой обратной связью с помощью моделирования его в программе Multisim 13.0.
С помощью Bode Plotter была снята амплитудно-частотная характеристика и определена частота, на которую настроен фильтр (частота, при которой амплитуда выходного сигнала максимальна, f = 89,463 Гц). Для данной частоты источника по АЧХ и осциллограмме определены коэффициенты передачи, которые практически совпали. Затем по ФЧХ и осциллограмме определены фазовые сдвиги, которые значительно отличаются. Данные опыты были проведены для двух других значений частот (на 100 Гц больше и на 40 Гц меньше), полученные коэффициенты передачи практически совпали, фазовые сдвиги отличаются не более, чем на 10%.