Коливальний контур

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Мета роботи: дослідити АЧХ і ФЧХ послідовного та паралельного коливального контуру, визначити резонансну частоту, знайти добротність послідовного контуру.

Прилади та матеріали: коливальний контур, осцилограф, джерело живлення, генератор, проводи, магазин опорів, індуктивностей і конденсаторів.

Теоретична частина

Коливальним контуром називають електричний ланцюг, що складається з елементів, здатних запасати електричну та магнітну енергію, і в якій можуть збуджуватися електричні коливання. Еквівалентна схема найпростішого коливального контуру складається з ємності, індуктивності та опору.

Коливальні контури знайшли найширше застосування в радіоелектроніці в якості різних частотно-виборчих систем, тобто, систем, у яких амплітуда відгуку ланцюга може різко зміниться, коли частота зовнішнього впливу досягає деяких значень, які визначаються параметрами ланцюга. Явище різкого зростання амплітуди відгуку називається амплітудним резонансом.

У теорії ланцюгів зазвичай використовується інше визначення резонансу. Під резонансом розуміють такий режим роботи електричного кола, що містить ємності й індуктивності, при якому реактивні складові вхідних опору і провідності дорівнюють нулю, тобто, відсутня зсув фаз між напругою і струмом на вході коливального контуру. Такий резонанс називають фазовим. Частоти, відповідні фазовому і амплітудному резонансів, як правило, близькі і в деяких випадках можуть збігатися.


Найпростішим електричним ланцюгом, у якій спостерігається явище резонансу, є одиночний коливальний контур, що складається з котушки індуктивності та конденсатора, з'єднаних в замкнутий ланцюг. Залежно від способу підключення до коливального контуру джерела енергії розрізняють послідовний (рис.1) і паралельний (рис.2) коливальні контуру.

Графік АЧХ для послідовного контуру наведено на рис.3. З графіка видно, що графіки АЧХ для C і L перетинаються при резонансній частоті w = . Знайдемо частоти, при яких АЧХ досягає максимуму. Вони рівні

w = (1)

w = (2)

  • для R,

  • для C,

  • для L.

рис.3.

Графіки ФЧХ виглядають наступним чином

рис.4

- Для R

При подачі імпульсного напруги ми отримаємо графік затухаючих коливань (мал. 5), в аналітичному представленні цей графік має вигляд

U (t) = U e cos w t (3)

де d - коефіцієнт загасання.

рис.5.

Крім d у системи є ще одна важлива характеристика Q - добротність, яку можна знайти як відношення U або U до U при резонансній частоті. Через параметри системи виразом e для Q можна записати у вигляді

Q = = = (4)

Так само добротність можна виразити через d, тобто

Q = (5)

де T - період коливання.

Практична частина

Завдання 1: Дослідити амплітудно-частотні характеристики послідовного коливального контуру. Визначити добротність. Побудувати графіки.

1). Для індуктивності (С = 10000 пФ; R = 62 Ом; L = 2,6 мгн)

Таблиця 1: Залежність коефіцієнта посилення від частоти.

f, кГц

2

5

8

10

13

15

18

20

21

23

25

28

32

35

36

39

K

0,2

1,2

2,7

3,9

4,5

5,1

6,3

8,7

9,9

13

16

20

16

10

6, 1

2, 1

2). Для конденсатора (С = 10000 пФ; R = 62 Ом; L = 2,6 мгн)

Таблиця 2: Залежність коефіцієнта посилення від частоти.

f, кГц

10

14

16

20

24

26

27

28

30

35

40

50

60

80

100

K

1, 2

1,4

1,6

2,5

4,7

8,4

21, 7

16,6

7,8

3,4

1,9

0,7

0, 6

0, 2

0, 1

3). Для опору (С = 10000 пФ; R = 62 Ом; L = 2,6 мгн)

Таблиця 3: Залежність коефіцієнта посилення і різниці фаз від частоти

f, кГц

6

8

9

10

12

14

16

19

K

0,0 3

0,0 5

0,0 6

0, 09

0, 12

0,14

0, 15

0, 18

Dj, o

66,6

59,4

55,8

54

52,2

45

43,2

36

f, кГц

25

26

27

28

30

33

35

K

0,57

0, 91

0,79

0, 66

0, 52

0, 41

0,28

Dj, o

23,4

10,8

16,2

25,2

109,8

118,8

126

Графік 1. АЧХ для L, З

Графік 2. АЧХ для опору

Графік 3. ФЧХ для опору

З графіка 1 видно, що резонансна частота f р, = 26 кГц.

Визначення добротності послідовного контуру:

(С = 10 000 пФ; R = 62 Ом; L = 2,6 мгн).

Добротність розрахуємо двома способами:

1-й спосіб: використовуючи параметри контуру:

Отримуємо, що Q = 8,14

2-й спосіб: за отриманою АЧХ контуру:

Q = f 0 / f 0,7

Отримуємо, що Q = 13,73

Завдання 2: Дослідити амплітудно-частотну (АЧХ) та фазово-частотну (ФЧХ) характеристики паралельного коливального контуру. Визначити період загасання при подачі сигналу з імпульсного генератора. Побудувати графіки.

Паралельний контур. (С = 10000 пФ; R = 1 кОм; L = 2,6 мгн)

Таблиця 4: Залежність коефіцієнта посилення і різниці фаз від частоти.

f, кГц

1, 2

2

3

5

7

10

14

18

K

0,02

0,0 4

0,0 7

0, 12

0, 15

0,20

0, 31

0, 62

Dj, o

77,4

55,8

54

45

46,8

36

32,4

32,4

f, кГц

23

25

29

30

35

40

50

K

0,95

0, 87

0,77

0, 64

0, 51

0, 47

0,33

Dj, o

14,4

21,6

30,6

18

18

18

18

Графіки представлені нижче

Графік 4. АЧХ паралельного контуру

Графік 5. ФЧХ для паралельного контуру


За отриманими даними можна визначити резонансну частоту.

f p = 23 кГц.

Визначення добротності паралельного контуру:

(С = 10 000 пФ; R = 1 кОм; L = 2,6 мгн).

Знову розрахуємо добротність Q двома способами:

1-й спосіб:

Q = f 0 / f 0,7 = 1,92

2-й спосіб:

= 2, 35

Висновки:

1. Був досліджений послідовний коливальний контур, отримані амплітудно-частотні та фазово-частотні характеристики, визначена резонансна частота, що дорівнює 26 кГц. Розбіжності з теорією лежать в межах допустимої похибки. Графіки, отримані в ході роботи, збігаються з очікуваним результатом.

2. Досліджено паралельний коливальний контур. Для нього також були побудовані АЧХ і ФЧХ. Визначено резонансна частота f p = 23 кГц.

3. Досліджено та замальований відгук послідовного та паралельного контурів на імпульсний вплив. За отриманим графіком визначено період загасання контуру при даних параметрах Т = 18 * 10 -6 с.

4. За отриманими даними визначені добротності послідовного та паралельного контуру. Відмінності між значеннями добротності були пояснені вище.

Література:

1. В.Н. Ушаков. "Основи радіоелектроніки та радіотехнічні пристрої". М., «Вища школа», 1976.

2. Є.І. Манаєв. "Основи радіоелектроніки". М., «Радіо і зв'язок», 1985.

3. П. Н. Урман, М.А. Тадея: "Розрахунок похибок експериментальних результатів".

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Фізика та енергетика | Лабораторна робота
36.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Коливальний контур підсилювача проміжної частоти
Коливальний рух
Коливальний рух тіл зважених в магнітних колоїдних наносистемах
Аналіз та оцінка фінансового стану підприємства ТОВ Контур
Розробка системи управління акціонерним товариством АОА Контур
Проходження амплітудно модульованих коливань і радіоімпульсів через одиночний контур і систему
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru