МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ



МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

№3

ДО ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ ПО КУРСУ

“ОСНОВИ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ “

для студентів спеціальності 8.090701, 8.090703



Затверджено

на засіданні кафедри РТП

Протокол № 2 від 04.09.02



Б.С.Троїцький., С.О.Березовський

Ю.К.Філіпський



Одеса ОНПУ 2002

Лабораторна робота № 5



ДОСЛІДЖЕННЯ ПАСИВНИХ ЧОТИРИПОЛЮСНИКІВ



Мета роботи - досліджувати пасивні чотириполюсники, складені з активних резисторів.



5.1 Основні визначення



Частина електричного кола, в якій можна виділити дві пари затисків - вхідну і вихідну, називається чотириполюсником. До вхідних затискачів підключається джерело електричної енергії, до вихідних - навантаження.

В даної роботі розглянемо тільки лінійні пасивні чотириполюсники.

Розрізнюють симетричні і несиметричні чотириполюсники. Якщо у симетричних чотириполюсниках поміняти місцями вхідні і вихідні затискачі, це не вплине на струми і напруги в колі, з якими він з’єднан. Симетричні чотириполюсники завжди зворотні.

Відносини між напругами на вході U1 , виході U2, струмами на вході I1 і виході I2 чотириполюсника можуть бути виражені за допомогою різних систем рівнянь.

Розглянемо найбільш поширені форми рівнянь чотириполюсників.

1. Форма Y: I1 і I2 виражаються в залежності від U1 і U2.

2. Форма Z: U1 і U2 виражаються в залежності від I1 і I2.

3. Форма А : U1 і I1 виражаються в залежності від U2 і I2.



Системи рівнянь чотириполюсників у відповідності до кожної з форм записують у вигляді:



Знаки в рівняннях відповідають вжитим на рис.5.1 позитивним напрямам струмів і напруг. Кожний з коефіцієнтів цих рівнянь в загальному випадку є комплексною величиною.

Для зворотних чотириполюсників справедливі співвідношення:



а для симетричних поряд з цим виконуються наступні умови:





Перелічені коефіцієнти легко виражаються через параметри холостого ходу і короткого замикання, котрі для кожного чотириполюсника легко визначити:



де Z1хх і Z1кз - вхідні опори чотириполюсників, вимірюємо по черзі, відповідно, при розімкнутих і закорочених затискачах 2-2’, Z2хх і Z2кз - вихідні опори чотириполюсника, вимірюємо по черзі відповідно при розімкнутих затискачах 1-1’ і в режимі короткого замикання з боку затискачів 1-1’.

Кожний зворотний чотириполюсник може бути представлений еквівалентною Т- або П-образною схемою заміщення, що має такі ж параметри, як і початковий чотириполюсник, (рис.5.1 і 5.2), і для котрих справедливі співвідношення:



для рис.5.1



Рис.5.1 Т-образна еквівалентна схема



для рис.5.2



Рис.5.2 П-образна еквівалентна схема



Кожний чотириполюсник має два опори Zо1 і Zо2, які задовольняють таким умовам: вхідний опір чотириполюсника, навантаженого з боку затискачів 2-2’ на опір Zо2, дорівнює Zо1; вхідний опір чотириполюсника з боку затискачів 2-2’, навантаженого з лівого боку на опір Zо2, дорівнює Zо1.

Такі опори називаються характеристичними опорами несиметричного чотириполюсника. У симетричного чотириполюсника Zо1=Zо2=Zс.

Умова, коли чотириполюсники навантажені відповідним характеристичним опором, називається умовою узгодження навантаження.

Характеристичні опори можуть бути виражені через параметри холостого ходу і короткого замикання:



Інший важливий параметр узгодженого режиму чотириполюсника - параметр g, який задовольняє умовам =1 і з’являється, в загальному випадку комплексним g=b+ja. Він називається параметром сталої передачі чотириполюсника, його дійсна частина b називається власним загасанням чотириполюсника, а уявна частина ja- коефіцієнтом фази.

Для досліджуваного в даній роботі чотириполюсника, складеного з активних опорів, коефіцієнт фази дорівнює нулю, g=b,



.



Коли у симетричного чотириполюсника навантаження узгоджене ZсI2= U2 і U2/Zс=I2, то

eg = ebeja = 20ln (U1/ U2)=20ln (I1/ I2).



Величина g безрозмірна, а виражається в радіанах, власне загасання чотириполюсника b в радіотехніці прийнято вимірювати в децибелах (дБ) за формулою:

b=10lg(1 1/2 2)=20lg(1/2)=20lg(1/2).



5.2 Підготування до роботи



5.2.1 Розрахувати елементи Т- і П-образної схеми чотириполюсника (за вказівкою викладача).

Вихідні дані для розрахунку: Zc – характеристичний опір; b - характеристичне, або власне загасання чотириполюсника.

5.2.2 Вивчити і засвоїти методику виміру параметрів холостого ходу і короткого замикання чотириполюсника, викладену в п.5.3.3.



5.3 Порядок виконання лабораторної роботи



5.3.1 Ознайомитися із будовою стенда, призначенням ручок на панелі, із приладами, які входять в комплект обладнання даної лабораторної роботи (генератор, вольтметр, омметр).

5.3.2 Підключити на вхід випробуваного чотириполюсника генератор, а на вихід - вольтметр. По зовнішньому вольтметру встановити вихідну напругу генератора 1В і підтримувати її постійною в перебіг всієї праці по зовнішньому вольтметру.

5.3.3 Для експериментального визначення параметрів холостого ходу і короткого замикання чотириполюсника необхідно:

для розрахунку параметрів R1xx і R1кз на вхід схеми ввімкнути генератор крізь опір Ro=2 кОм. Спочатку виміряти напругу на вході чотириполюсника при розімкнутих затискачах 2-2’, тим чином здійснити послідовно режими х.х. і к.з. на виході схеми (рис.5.3).

Опори R1xx і R1кз розрахувати за формулами:



R1xx=RoUвх/(Uген - Uвх);



R1кз=RoUвх(Uген - Uвх)-1,

для визначення параметрів R2xx і R2кз підключити генератор спочатку до схеми крізь опір R=2 кОм (рис.5.4) (з боку входу забезпечується режим, ближчий до режиму холостого ходу), а далі - безпосередньо на вхід схеми (з боку входу здійснюється режим короткого замикання), в обох випадках на виході схеми виміряти напругу при розімкнутих затискачах 2-2’. Після цього чотири полюсник необхідне навантажити змінним опором R2, змінюючи його значення, добитися занепаду напруги на ньому, рівного половині напруги, яка виміряна при розімкнутих затискачах 2-2’.

Далі опори R2хх і R2кз виміряти за допомогою тестера.



Рис.5.3 Схема вимірювання Рис.5.3 Схема вимірювання

R1XX та R1КЗ R2XX та R2КЗ



5.3.4 За експериментально знайденими R1xx , R1кз , R2хх і R2кз розрахувати параметри досліджуваного чотириполюсника А, Z і Y, коефіцієнт передавання за напругою, власне затухання і характеристичний опір.

5.3.5 Визначити експериментально коефіцієнт передавання за напругою, вимірюючи напруги на вході і виході чотириполюсника при навантаженні, значення якого встановлює викладач. Порівняти здобуте значення з розрахунковим.

5.3.6 Розрахувати елементи і зібрати еквівалентну Т- або П-образну схему заміщення (за вказівкою викладача), дослідним шляхом визначити для неї параметри х.х. і к.з. і переконатися в еквівалентності даної схеми і початкової.

5.3.7 Перевірити властивість повторності для симетричного чотириполюсника, навантаживши його на характеристичний опір і вимірюючи опір з боку затисків 1-1 методом, описаним в п.5.3.3.



5.4 Зміст протоколу

5.4.1 Розрахунки, виконані в домашньому завданні.

5.4.2 Схеми досліджуваних чотириполюсників і їх з’єднання.

5.4.3 Розрахунки параметрів чотириполюсників і еквівалентних схем заміщення.

5.4.4 Дані лабораторних дослідів і вимірів.

5.4.5 Зіставлення розрахункових і експериментальних даних.

5.4.6 Виводи і узагальнення.



5.5. Контрольні запитання



5.5.1. Які ви знаєте можливі форми рівнянь чотириполюсників?

5.5.2. Якою формою зручніше користуватися при той або іншій схемі чотириполюсника?

5.5.3. Які чотириполюсники називаються оборотними? Умова оборотності чотириполюсника.

5.5.4. Які ви знаєте характеристичні параметри чотириполюсників?

5.5.5. Який режим називається режимом узгодженого ввімкнення чотириполюсників?

Якою формою запису рівнянь чотириполюсника користуються при каскадному, паралельному і послідовному з’єднанні чотириполюсників?



Лабораторна робота № 6



ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ФІЛЬТРІВ



Мета роботи - досліджувати експериментально частотні характеристики ФНЧ і ФВЧ типу К.



6.1 Основні визначення



Електричні фільтри використовують для виділення сигналів заданої смуги частот. За схемою електричний фільтр повинен бути чотириполюсником, який пропускає сигнали визначеної смуги частот без затухання і н