Материал: Laboratorny_praktikum_po_TOE_2017_zerkalny

12.3. Требования к отчету

Отчет должен содержать формулировку цели работы, все разделы экспериментального исследования и заключение. Необходимо привести название каждого раздела, схему исследуемой цепи, совмещенные по оси времени осциллограммы входного и выходного напряжений, требуемые расчеты и ответы на следующие вопросы по каждому разделу: 1) чем объясняются искажения проходящих через цепь сигналов? 2) соответствуют ли расчетные данные экспериментальным и чем объяснить их различие?

В 12.2.1 и 12.2.2 рядом с осциллограммами необходимо изобразить диаграммы расположения собственных частот цепи, а в 12.2.3 рядом с каждой парой осциллограмм – совмещенные по оси частот диаграммы АЧХ и амплитудного спектра сигнала.

Работа № 13 ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РЕЗИСТИВНЫХ

ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

Цель работы: экспериментальное определение параметров резистивных четырехполюсников и их соединений.

13.1. Подготовка к работе

Четырехполюсником (ЧП) называют электрическую цепь (рис. 13.1) с двумя парами внешних выводов, обычно служащих для подключения источника и нагрузки.

Исследуемые в работе четырехполюсники являются пассивными (а следовательно, обратимыми) и несимметричными, так как токи и напряжения внешней цепи, к которой подключен такой четырехполюсник, изменятся, если пары зажимов 1–1ʹ и 2–2ʹ поменять местами.

Уравнения четырехполюсников, связывающие токи и напряжения внешних выводов с помощью z-, y- и a-параметров, имеют вид:

76

Уравнения четырехполюсника отражают связь между четырьмя его переменными (U1, I1, U2 , I2 ), поэтому параметры одной формы можно найти по параметрам другой, например:

У пассивных четырехполюсников выполняются условия обратимости

которые у симметричных четырехполюсников дополняются соотношениями

Рис. 13.1

Рис. 13.2

Экспериментально z- и a-параметры четырехполюсников на основании (13.1) находят следующим образом:

77

мыкание со стороны 2–2ʹ).

По известным z-, y-параметрам четырехполюсников значения элементов эквивалентных Т- и П-образных схем (рис. 13.2, а, б) определяют по формулам:

Z1 z11 z12 ; Z2 z12 ; Z3 z22 z12 ,

Y1 y11 y12 ; Y2 y12 ; Y3 y22 y12.

Четырехполюсник, нагруженный соответствующим характеристическим сопротивлением, называют согласованно-нагруженным. Например, при согласованной нагрузке со стороны 2–2ʹ Zн2 Zc2 входное сопротивление со стороны 1–1ʹ четырехполюсника Zвх1 Zc1, а при согласованной нагрузке со

Функция передачи по напряжению согласованно-нагруженного четырехполюсника имеет вид

78

У симметричного четырехполюсника в согласованном режиме характеристические сопротивления со стороны входных и выходных выводов равны между собой, и функции передачи по напряжению и току одинаковы:

режиме холостого хода и короткого замыкания выходных зажимов соответственно.

Рис. 13.3

При последовательном соединении двух четырехполюсников ЧП1 и ЧП2 (рис. 13.3, а) матрица параметров результирующего четырехполюсника ЧП

при параллельном соединении (рис. 13.3, б)

79

при каскадном соединении (рис. 13.3, в)

причем индекс «1» относится к ЧП1, индекс «2» – к ЧП2.

Указанное в (13.7), (13.8) правило определения матриц z и y справедливо только в случае регулярного соединения четырехполюсников. Соединение называют регулярным, если параметры каждого из четырехполюсников после соединения сохраняются неизменными (т. е., например, не происходит короткое замыкание каких-либо элементов четырехполюсников). Каскадное соединение четырехполюсников всегда является регулярным. Для проверки регулярности последовательного соединения четырехполюсников (рис. 13.3, а) достаточно при включении ИН со стороны 1–1ʹ убедиться, что напряжение на разомкнутых выводах в–г равно нулю. Аналогично при включении питания со стороны 2–2ʹ необходимо убедиться, что напряжение на разомкнутых выводах а–б также равно нулю.

Параллельное соединение (рис. 13.3, б) регулярно, если при питании схемы со стороны 1–1ʹ равно нулю напряжение между закороченными выводами 2–2ʹ каждого из четырехполюсников (во время этой проверки четырехполюсники соединяют параллельно только со стороны выводов 1–1ʹ). Аналогично проверяют регулярность при питании схемы со стороны выводов 2–2ʹ.

13.2.Экспериментальные исследования

13.2.1.Определение z-параметров четырехполюсников

Соберите схемы, показанные на рис. 13.4, а и б, и определите параметры четырехполюсника ЧП1. Для этого установите на ГС частоту 1 кГц и напряжение 5 В.

Измерьте напряжения и токи, указанные в табл. 13.1, и вычислите z- параметры четырехполюсника ЧП1, схема которого показана на рис. 13.5, а.

Аналогично определите опытным путем z-параметры четырехполюсника ЧП2, схема которого показана на рис. 13.5, б. Запишите матрицы z-параметров четырехполюсников ЧП1 и ЧП2. Определите параметры элементов эквивалентных Т-образных схем (см. рис. 13.2, а) для обоих четырех-

80