1. Цель и содержание работы
Расчёт основных параметров последовательного и параллельного контуров и экспериментальное получение их амплитудно-частотных (АЧХ) и фазо-частотных (ФЧХ) характеристик.
2. Схемы и методики измерений
На рис. 1 представлены эквивалентные схемы последовательного (а) и параллельного (б) контуров:
а) б)
Рис. 1. Эквивалентные схемы последовательного (а) и
параллельного (б) колебательных контуров
Колебания на последовательный контур (рис. 1, а) подаются от источника ЭДС Ег с малым выходным сопротивлением Rr. Помимо источника ЭДС контур содержит последовательную цепочку из индуктивности L, ёмкости С и сопротивления потерь r.
Параллельный колебательный контур (рис. 1, б) содержит источник тока I, параллельно которому подключены катушка индуктивности L с сопротивлением потерь Rl и конденсатор С с сопротивлением потерь r.
Схема установки (рис. 2) для исследования колебательных контуров содержит генератор Г гармонических колебаний, электронный осциллограф ЭО, электронный вольтметр ЭВ и колебательный контур, состоящий из элементов L, R2, С и R4. При подключении генератора к делителю напряжения R1, R2 (точка 2) получается последовательный колебательный контур, содержащий элементы L, С, R4 и эквивалентный генератор, ЭДС которого определяется выражением ЕГ = Uвых R2/(R1 + R2), а выходное сопротивление rГ R2.
Данная схема включения эквивалентна схеме, приведённой на рис. 1, а.
При подключении генератора к резистору R3 (точка 1) получается схема параллельного колебательного контура. При R3 » RЭ ток эквивалентного источника тока I Uвых/R3, а его выходная проводимость GI 1/R3. Такая схема включения контура эквивалентна схеме, приведённой на рис. 1, б.
Рис. 2. Схема установки для исследования последовательного
и параллельного контуров
3. Задание
3.1. Смонтировать схему последовательного колебательного контура в соответствии с рис. 2 и подключить к ней генератор гармонических колебаний ГЗ-33 (ГЗ-112), электронный осциллограф и электронный вольтметр. Устано- вить на выходе генератора напряжение порядка 5 В.
3.2. Плавно увеличивая частоту колебаний, начиная с 20 кГц, найти зна- чение резонансной частоты контура, при которой амплитуда напряжения на ре- зисторе R4 максимальна. Измерить и записать напряжения на R4 и С4.
3.3. Из полученного значения резонансной частоты и известной величины ёмкости С колебательного контура определить значение индуктивности L и ха- рактеристического сопротивления .
3.4. Изменяя частоту колебаний вблизи резонанса снять АЧХ колеба- тельного контура. Изменение частоты ниже и выше от резонанса проводить до тех пор, пока амплитуда колебаний не уменьшится до величины 0,1 Um рез.
3.5. Построить график АЧХ, располагая резонансную кривую с максиму- мом в средней части графика, а верхнее и нижнее значения частоты в крайних правой и левой точках.
3.6. Подать на Вх. 1 осциллографа напряжение с общей точки контура и резистора R2, а на Вх. 2 напряжение с резистора R4, пропорциональное току в колебательном контуре, и снять ФЧХ в тех же координатах по горизонтальной оси, что и АЧХ.
3.7. Из графика АЧХ определить полосу пропускания контура, рассчи- тать добротность колебательного контура и сопротивление потерь. Из графика ФЧХ определить фазовый сдвиг на границах полосы пропускания.
3.8. Подавая напряжение генератора на контур через резистор R3, вклю- чить контур в режиме параллельного резонанса. Подключить к контуру (точка 3) электронный вольтметр и используя методики, изложенные в п.п. 3.4 и 3.5, снять и построить график АЧХ.
3.9. Подать выход генератора на Вх. 1 осциллографа, а выход контура (точка 4) на Вх. 2 осциллографа. Снять ФЧХ и построить график.
3.10.Определить полосу пропускания и рассчитать добротность и экви- валентное сопротивление контура. Определить по графику фазовый сдвиг на границах полосы пропускания.
3.11.Подключить параллельно катушке индуктивности резистор сопро- тивлением 20 кОм, определить резонансную частоту, полосу пропускания на уровне 0,707 Um и добротность контура.
3.12.Убрать резистор 20 кОм и подключить выход генератора через ре- зистор 51 кОм к среднему выводу катушки индуктивности (частичное включе- ние, точка 1). Определить резонансную частоту, полосу пропускания на уровне 0,707 Um и рассчитать добротность контура при его частичном включении.