для решения / ЛабЗ3

Лабораторная работа №3. Экспериментальное определение параметров четырехполюсников.

Цель работы

1 Закрепить знания основных уравнений и параметров четырехполюсников.

2 Приобрести практические навыки экспериментального определения параметров четырехполюсников.

Содержание работы

1 Ознакомление с лабораторной установкой, измерительными приборами и методикой выполнения работы.

2 Экспериментальное проведение опытов короткого замыкания и холостого хода.

3 Выполнение расчетов по результатам измерений и определение параметров четырехполюсников.

4 Обработка полученных результатов и оформление отчета.

Описание лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из рабочей панели, генератора гармонических колебаний, двухлучевого осциллографа. Электрическая схема установки приведена на рисунке 2.1. На панели расположен галетный переключатель на пять положений, позволяющий выбирать вариант четырехполюсника, в качестве которого используется один из фильтров.

Генератор синусоидальных колебаний, вырабатывающий ЭДС

e(t)= E_m∙cosωt и обладающий внутренним сопротивлением R_i, подключается к гнездам 1 и 2 или 3 и 4 на рабочей панели. Осциллограф подключается к различным гнездам панели в зависимости от производимого измерения.

Резисторы R1 и R2, сопротивление которых одинаково (10 Ом), обеспечивают измерение косвенным путем токов I_m1 и I_m2 .

Рисунок 2.1

Методические рекомендации

На этапе подготовки к экспериментальной части работы необходимо выработать методику проведения исследований.

Вспоминая, что первичные параметры четырехполюсника определяются в результате деления одного из откликов на одно из воздействий при равенстве нулю другого воздействия, приходим к выводу, что первичные параметры легко получить из опытов холостого хода и короткого замыкания.

Результат деления двух комплексных чисел (комплексных амплитуд токов или напряжений) представляет собой комплексное число, модуль которого определяется как отношение амплитуд, а аргумент – как разность фаз.

Амплитуды напряжений определяются непосредственно с помощью осциллографа. Амплитуды токов определяются косвенным путем. Измерив с помощью осциллографа амплитуды напряжений на резисторах R1 и R2 и поделив их на сопротивления резисторов, получим:

Разность фаз между токами i1 и i2 будет равна разности фаз между напряжениями на этих вспомогательных резисторах.

Коэффициент распространения γ определяется из выражения

Поэтому для его вычисления после нахождения А-параметров не требуется дополнительных опытов. Для выполнения операций сложения удобно комплексные числа представить в алгебраической форме, а для выполнения операций умножения, логарифмирования, извлечения квадратного корня – в показательной форме.

Порядок выполнения работы

1 Выполнить опыт холостого хода при I2=0.

1.1 Собрать схему, показанную на рисунке 2.2, подключив при этом:

– генератор сигналов к гнездам 1и 2;

– корпус осциллографа к гнезду 2;

– вход Y1 осциллограф к гнезду 1;

– вход Y2 осциллографа к точке соединения резисторов.

Рисунок 2.2

1.2 Включить питание генератора и осциллографа и дать прогреться приборам в течение 5 минут.

1.3 Установить рабочую частоту генератора, указанную руководителем занятия;

1.4 Установить амплитуду выходного напряжения генератора в пределах 2,5 – 5 вольт.

1.5 Замерить фазовый сдвиг между напряжением u1и током i1 , а также амплитуду напряжения U_m1 и тока I_m1.

1.6 Переключить вход Y1 осциллографа к гнезду 2. Замерить U_m2 и

Результаты измерений занести в таблицу 2.1.

2 Выполнить опыт короткого замыкания при U2=0.

2.1 Собрать схему, показанную на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3

При этом необходимо подключить:

– генератор сигналов к гнездам 1–2;

– корпус осциллографа к гнезду 2;

– вход Y1 осциллографа к гнезду 1;

– вход Y2 осциллографа к точке соединения резисторов;

– гнезда 3 и 4 соединить перемычкой.

2.2 Замерить Um1, Im1, а также φu1,i1.

2.3 Переключить корпус осциллографа в точку соединения резисторов, вход Y1 осциллографа к гнезду 2, вход Y2 осциллографа к гнезду 1. Замерить Im2, а также φu1,i2.

Результаты измерений занести в таблицу 2.1.

3 Выполнить опыт холостого хода при I1=0.

3.1 Собрать схему, показанную на рисунке 2.4.

При этом надо подключить:

– генератор сигналов к гнездам 3–4;

– корпус осциллографа к гнезду 4;

– вход Y1 осциллографа к гнезду 3;

– вход Y2 осциллографа к точке соединения резисторов.

3.2 Замерить Um2, Im2, а также φu2,i2.

3.3 Переключить вход Y1 к гнезду 1. Замерить Um1, φu1,i2.

3.4 Переключить вход Y2 к гнезду 2. Замерить φu1,u2.

4 Результаты измерений занести в таблицу 2.1.

5 Произвести расчет Z и H-параметров. Результаты занести в таблицу 2.2.

6 Произвести расчет Y и A-параметров, пользуясь приложением А. Результаты занести в таблицу 2.2.

7 Произвести расчет коэффициента распространения γ, записать его в виде α+jβ.

Таблица 2.1

Опыт х.х. I2=0					Опыт к.з. U2=0
Um1 В	Im1 mA	Um2 В	φu1,i1 град.	φu2,i1 град.		Um1 В	Im1 mA	Im2 mA	φu1,i1 град.	φi1,i2 град.

Продолжение таблицы 2.1

Опыт х.х. I1=0
Um2 В	Im2 mA	Um1 В	φu2,i2 град.	φu1,i2 град.	φu1,u2 град.

Таблица 2.2

Параметр, индекс	Z	H	Y	A
11
12
21
22

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

– наименование и цель работы;

– схемы лабораторной установки с указанием используемых радиоизмерительных приборов;

– результаты измерений, сведенные в таблицу 2.1;

– значения первичных параметров, сведенные в таблицу 2.2;

– значение коэффициента распространения;

– выводы по работе.

Контрольные вопросы

1 Что называется четырехполюсником?

2 Изобразить схемы простейших четырехполюсников.

3 Что такое активный (пассивный) четырехполюсник?

4 Что такое линейный (нелинейный) четырехполюсник?

5 Что такое симметричный (несимметричный) четырехполюсник?

6 Дать классификацию четырехполюсников.

7 Что понимается под первичными параметрами четырехполюсника?

8 Указать размерности следующих параметров: Y11, Z21, Z22, Y22.

9 Перечислить варианты входных и выходных воздействий и откликов четырехполюсников.

10 Какая нагрузка для четырехполюсника считается согласованной?

11 Что такое коэффициент распространения?

12 Входное напряжение представляет собой синусоиду с нулевой начальной фазой. Зарисовать вид выходного напряжения четырехполюсника в характеристическом согласованном режиме при:

γ = 0+jπ/2; γ = 1– jπ/2.

13 Входное напряжение представляет собой синусоиду с нулевой начальной фазой. Зарисовать вид выходного напряжения четырехполюсника в характеристическом согласованном режиме, если:

α=17,4 дБ; β=π/2.