Домашнее задание

1. Получите аналитические выражения для комплексного коэффициента передачи по напряжению в режиме холостого хода на выходе K_21х( jf ) каждой из цепей, изображенных на рис. 2.5.

2. Запишите аналитические выражения для АЧХ K_21х( f ) и ФЧХ ψ₂₁( f ) комплексных коэффициентов передачи по напряжению исследуемых цепей и постройте качественного графики АЧХ и ФЧХ.

3. По заданным параметрам элементов R₁ и С, R₂ и L рассчитайте постоянные времени τ и граничные частоты для каждой цепи, изображенной на рис. 2.5.

4. Оцените минимальную и максимальную частоты диапазона, в котором будут проводиться измерения частотных характеристик исследуемых цепей ( и ).

Лабораторное задание

1. Снимите АЧХ и ФЧХ коэффициентов передачи по напряжению каждой цепи, изображенной на рис. 2.5, с помощью комплекта приборов NI ELVIS. Для этого:

• включите питание персонального компьютера, рабочей станции и макетной платы NI ELVIS, запустите на персональном компьютере программу «Измеритель АЧХ-ФЧХ.vi»;

• выберите на макетной плате исследуемую цепь, замкнув пару соответствующих перемычек («CR», «RC», «LR», «RL») и пару перемычек «ELVIS»;

• установите максимальную и минимальную частоты диапазона измерений АЧХ и ФЧХ исследуемой цепи в соответствии с результатами, полученными в домашнем задании;

• запустите анализ частотных характеристик (кнопка );

• после окончания анализа с помощью курсора на графике АЧХ оцените значения частот при которых K_21х( f ) ≈ 0,69 и K_21х( f ) ≈ 0,72;

• сохраните в предварительно созданном документе Word полученные графики АЧХ и ФЧХ в линейном масштабе, затем АЧХ – в логарифмическом масштабе, а ФЧХ – в полулогарифмическом масштабе.

2. Определите экспериментально значение граничной частоты для каждой исследуемой цепи. Для этого:

• установите максимальную и минимальную частоты диапазона измерений так, чтобы АЧХ изменялось в пределах примерно от 0,69 до 0,72;

• запустите анализ частотных характеристик (кнопка );

• после окончания анализа с помощью курсора на графике АЧХ определите значение частоты при которой K_21х( f ) ≈ 0,707.

3. Определите относительные отклонения экспериментальных значений от значений, рассчитанных в домашнем задании.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение комплексной частотной характеристики (КЧХ) цепи.

2. Перечислите виды КЧХ.

3. Как определяются входные КЧХ?

4. Как определяются передаточные КЧХ?

5. Какими способами можно графически изобразить КЧХ?

6. Что такое амплитудно-частотная характеристика? Какой физический смысл имеет АЧХ?

7. Что такое фазо-частотная характеристика? Какой физический смысл имеет ФЧХ?

8. Что такое нормированная амплитудно-частотная характеристика? Какую размерность имеет нормированная АЧХ?

9. Как построить логарифмическую АЧХ (ЛАЧХ)? В каких единицах измерения выражают ЛАЧХ?

10. Как определить полосу пропускания цепи по графику: а) АЧХ; б) ФЧХ; в) ЛАЧХ?

11. Что такое электрический фильтр?

12. Как классифицируют фильтры: а) по диапазону пропускаемых частот; б) по элементной базе?

13. Что такое полоса пропускания и полоса задерживания цепи?

14. Нарисуйте АЧХ идеальных фильтров: а) нижних частот; б) верхних частот; в) полосового; г) задерживающего.

15. Чем отличаются АЧХ идеальных и реальных фильтров (пояснить графически)?

16. К какому типу фильтров можно отнести каждую из цепей, изображенных на рис. 2.5?

17. Изобразите качественно (без расчетов) векторные диаграммы токов и напряжений цепей, изображенных на рис. 2.5.

18. Постройте качественно графики r(ω) = Re[Z₁₁( jω)] и x(ω) = Im[Z₁₁( jω)] заданной преподавателем цепи (рис. 2.8).

19. Постройте качественно графики g(ω) = Re[Y₁₁( jω)] и b(ω) = Im[Y₁₁( jω)] заданной преподавателем цепи (рис. 2.8).

20. Постройте качественно графики АЧХ и ФЧХ комплексного входного сопротивления Z₁₁( jω) заданной преподавателем цепи (рис. 2.8).

21. Постройте качественно графики АЧХ и ФЧХ комплексной входной проводимости Y₁₁( jω) заданной преподавателем цепи (рис. 2.8).

22. Постройте качественно графики АЧХ и ФЧХ комплексного коэффициента передачи по напряжению K₂₁( jω) заданной преподавателем цепи (рис. 2.8).

а)	б)
в)	г)
д)	е)
ж)	з)

Рис. 2.8. Схемы замещения простейших цепей в виде четырехполюсников

Для выполнения домашнего задания и подготовки к защите лабораторной работы № 3 необходимо повторить материал учебника [1, стр. 95 – 102, 161 – 174, 193 – 194, 450 – 451] и задачника [2, № 3.1 – 3.4].