Изучение свойств последовательного колебательного кон-тура (резонанс напряжений).

3.1. С помощью измерителя АЧХ-ФЧХ постройте по точкам АЧХ K_u(f) и ФЧХ j(f), рассчитайте нормированную АЧХ - K_u(f)= K_u(f)/K_max, постройте характеристики и по ним определите резонансную частоту f₀, полосу пропускания S, добротность Q.

На рабочем поле собрать схему исследования (рис. 4.8).

В работе использовать измеритель АЧХ – ФЧХ (Bode Plotter).

Установить значения элементов колебательного контура в соответствии с заданным вариантом (табл. 4.1).

Рис. 4.8. Схема эксперимента

Таблица 4.1

Установить напряжение источника входного сигнала, равное 1 В, а его частоту – 100 кГц.

Настроить измеритель по осям Y и X. Включить линейный масштаб, а предельные значения F и I по каналам подобрать так, чтобы характеристика размещалась в пределах экрана. Пример измерения АЧХ и ФЧХ показан на рис. 4.9.

Результаты измерения можно записать также в текстовый файл. Для этого необходимо нажать кнопку SAVE и в диалоговом окне указать имя файла (по умолчанию предлагается имя схемного файла).
В полученном таким образом текстовом файле с расширением .bod АЧХ и ФЧХ представляются в табличном виде.

Установить на измерителе АЧХ и ФЧХ:

1) линейные масштабы измерения по горизонтальной и вертикальной осям;

2) начальное значение частоты 100–130 кГц;

3) конечное значение частоты 130–170 кГц;

4) начальное значение коэффициента передачи – I = 0–1;

5) конечное значение коэффициента передачи – F = 1–500;

6) включить режим измерения АЧХ (кнопка «MAGNITUDE»).

Рис. 4.9. Пример измерения АЧХ и ФЧХ

Включить режим моделирования. На экране измерителя АЧХ возникнет изображение амплитудно-частотной характеристики колебательного контура. При необходимости значения параметров измерения измерителя АЧХ нужно уточнить.

Включить режим измерения ФЧХ (кнопка «PHASE») и настроить прибор так, как показано на рис. 4.9: линейный масштаб; частотный диапазон такой же, как и для АЧХ; F = 0°, I = –180°. Включить режим моделирования и на экране получить ФЧХ.

Используя визирную линию на экране измерителя, снять АЧХ и ФЧХ по точкам, начиная с максимального значения K(f₀). Определить резонансную частоту f₀, коэффициент передачи на резонансной частоте и результаты занести в табл. 4.2.

Включить режим измерения ФЧХ (кнопка PHASE) и измерить фазу на резонансной частоте. Результат занести в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Снять левую половину частотной характеристики контура. Для этого переместить визирную линию влево настолько, чтобы коэффициент передачи уменьшился до значения ~ 0,85K_max. Записать в таблицу значения f_1л, K_U и φ. Продолжая ступенчатое перемещение визирной линии так, чтобы K_U принимало значения 0,7, 0,5, 0,3, 0,1 K_max, снять левую часть АЧХ и ФЧХ контура. Результаты измерения всех параметров записать в табл. 4.2.

Аналогично снять правую часть АЧХ и ФЧХ контура.

По результатам измерений построить АЧХ и ФЧХ. Показать на графиках граничные частоты f_н, f_в.

Определить по характеристикам полосу пропускания на уровне 0,7K_umax – S_0.7, рассчитать добротность Q.

Определить полосу пропускания на уровне 0,1 – S_0,1.

Оценить избирательность контура по коэффициенту прямоугольности K_п = S_0.1 / S_0.7.

3.2. Исследуйте влияние сопротивления потерь контура на полосу пропускания и коэффициент прямоугольности.

Включить последовательно с индуктивной катушкой добавочное сопротивление R₁ = 100 Ом (или изменить значение сопротивления, включенного последовательно с индуктивностью, на 100 Ом).

Определить резонансную частоту f₀ и K(f₀) контура с помощью визирной линии. Измерить K(f), φ(f)и частоту f в различных точках характеристик, записать эти значения в таблицу, аналогичную табл. 4.2.

Изменением положения визирной линии определить граничные частоты f_в, f_н полосы пропускания, на которых коэффициент передачи составляет примерно 0,7 K(f₀). Сделать то же самое на уровне
0,1 K(f₀).

По результатам измерений построить АЧХ и ФЧХ. Показать на графиках граничные частоты f_н, f_в. Определить полосы пропускания S_0,1, S_0,7 и подсчитать коэффициент прямоугольности.

3.3. Оцените влияние сопротивления нагрузки R_н на резонансные характеристики контура. Определите резонансную частоту,
полосу пропускания и эквивалентную добротность контура.

Включить параллельно конденсатору сопротивление

R₀ = 80¸100 кОм.

Определить резонансную частоту f₀ и K(f₀) контура с помощью визирной линии.

Изменением положения визирной линии определить граничные частоты f_в, f_н полосы пропускания, на которых коэффициент передачи по напряжению составляет 0,7 K(f₀) и 0,1 K(f₀).

По результатам измерений построить АЧХ и ФЧХ. Показать на графиках граничные частоты f_н, f_в, определить полосы пропускания S_0,1, S_0,7 и подсчитать коэффициент прямоугольности.