Порядок выполнения работы и методические указания

ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ

АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 4-Х ПОЛЮСНИКОВ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить методы измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников.

Ознакомиться с различными типами четырехполюсников.

Получить навыки работы с измерительными приборами.

Применитьзнания, полученные в предыдущей работе при измерении переменных напряжений.

Краткий курс теории

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - зависимость амплитуды сигнала на выходе устройства от частоты входного гармонического сигнала. Амплитудно-частотная характеристика показывает, как передаются его отдельные гармонические составляющие, и позволяет оценить искажения его спектра.

АЧХ показывает во сколько раз амплитуда сигнала на выходе системы отличается от амплитуды входного сигнала на всём частотном диапазоне измерений.

На графике АЧХ по оси абсцисс откладывается частота, а по оси ординат уровень выходного сигнала. Обычно для частоты используется логарифмический масштаб, так как исследуемый диапазон частот может изменяться в достаточно широких пределах (от единиц до миллионов Гц).

    На рисунке 1 представлен пример построения АЧХ трех четырехполюсников.

Рис.1.

Полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы. В полосе пропускания сосредоточена основная энергия сигнала (не менее 90%).

Рис.2.

Основные параметры, которые характеризуют полосу пропускания частот — это ширина полосы пропускания и неравномерность АЧХ в пределах полосы.

Ширина полосы пропускания - полоса частот, в пределах которой неравномерность частотной характеристики не превышает заданной.

Ширина полосы обычно определяется как разность верхней и нижней граничных частот участка АЧХ, на котором амплитуда колебаний равняется  (или  для мощности) от максимальной. Этот уровень приблизительно соответствует −3 дБ.

Исследуемые приборы

Четырехполюсники, входящие в состав лабораторного стенда.

Вспомогательные приборы

Внешний генератор.

Вольтметр переменного тока.

Осциллограф.

Лабораторное задание

1. Исследовать частотные параметры четырехполюсников, и получить данные для построения АЧХ исследуемых четырехполюсников.

Порядок выполнения работы и методические указания

1. Собрать схему измерений, рисунок 3.

Рис.3.

где D(f)–исследуемый четырехполюсник;

PV – вольтметр в установке.

Рис.4.

    2. Подключить выход генератора к входным гнездам четырехполюсника.    Установить выходное напряжение генератора Uген = Uвх = 1В.

    3. К выходным гнездам четырёхполюсника подключить вольтметр переменного тока. Предел измерения вольтметра установить 2В. Включить вольтметр в режим измерения действующего значения напряжения (тип детектора – ДЕЙСТВ.).

4. Нажатием кнопки переключателя вариантов, выбрать исследуемый четырёхполюсник, нажать одну из кнопок “1, 2, 4, 5“.При этом к выходным клеммам будет подключен один из исследуемых четырёхполюсников.

5. Проконтролировать по осциллографу отсутствие искажений синусоидального сигнала на выходе фильтра. Если искажения присутствуют, необходимо уменьшить уровень сигнала с генератора.

    6. Меняя частоту генератора записать в таблицу 1 показания вольтметра.

    7. Повторить измерения для всех вариантов четырехполюсников.

Данные для расчета и построения АЧХ фильтра

Вариант № 1                           Таблица 1

Вариант № 2                           Таблица 2

Указание. Для повышения точности снятия вольт-амперной характеристики в точках перегиба (там, где наблюдается быстрое изменение напряжения на выходе), точки измерений желательно выбирать чаще.

8. Используя полученные данные, построить графики амплитудно-частотных характеристик исследуемых четырёхполюсников. По построенным графикам сделать выводы о характере четырёхполюсника (полосовой фильтр, фильтр нижних частот, фильтр верхних частот, режекторный фильтр, широкополосный усилитель).

Для построения графика АЧХ целесообразно применить логарифмический масштаб по оси ординат, рассчитав коэффициент передачи по формуле:

К=20lgUвых/Uвх, (дБ)

Указания к отчету

Отчет должен содержать:

1. номер и наименование лабораторной работы

2. цель работы

3. заполненные таблицы и графики АЧХ фильтров

4. выводы о назначении и характеристиках фильтров.

Контрольные вопросы:

1. Какие четырехполюсники называют активными и почему?

2. Коэффициент усиления и полоса рабочих частот активного

четырехполюсника?

3. Особенности АЧХ фильтров нижних и верхних частот. Какой параметр фильтра можно определить по его АЧХ?

4. Особенности АЧХ режекторного фильтра. Какой параметр фильтра можно определить по его АЧХ?

5. Особенности АЧХ полосового фильтра. Какой параметр фильтра можно определить по его АЧХ?

6. АЧХ измерительных приборов. Какие параметры АЧХ измерительных приборов (амперметров и вольтметров переменного напряжения)?

7. От чего зависит рабочий диапазон частот вольтметра переменного напряжения?