Материал: Иссл-е ЭЦ. Лаб.практикум по дисц-не ТОЭ ч2.ГТИ,ЛВС,ПЕВ,ФАР,2007

Скачать файл

Заказать новую работу

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ФИЛЬТРОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Исследовать амплитудные и фазовые частотные характеристики низкочастотного и высокочастотного фильтра типа k.

2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Электрический фильтр – это пассивный четырехполюсник,

пропускающий определенную полосу частот с малым затуханием (полоса затухания); вне этой полосы частот затухание велико (полоса затухания).

К фильтрам типа k относятся фильтры, у которых произведение

продольного и поперечного сопротивления является величиной постоянной, не зависящей от частоты:

K = CL ,

где L, C – продольные, поперечные индуктивности и емкости.

По спектру пропускания частот различают фильтры: низкочастотные (ФНЧ), высокочастотные (ФВЧ), полосовые (ПФ) и заграждающие (ЗФ).

На рис. 12.1 и 12.2 изображены соответственно схемы низкочастотных и высокочастотных k-фильтров.

	L		С
	L
С/2	С/2	2L	2L

L/2	L/2	2С	2С
L/2	L/2
	С		L

Рис. 12.1

Рис. 12.2

Полоса пропускания фильтров ограничена частотами:

f = 0 ,		fгр =				1		-	для ФНЧ
					π
							LC

fгр =		1		,		f = ∞ -			для ФВЧ
	4π
			LC

Определение свойств фильтров сводится к исследованию их частотных характеристик: зависимостей коэффициентов затухания α, фазы β и характеристического сопротивления ZС от частоты f.

Частотные характеристики низкочастотных и высокочастотных k - фильтров приведены соответственно на рис. 12.3 и рис. 12.4.

α, β				α, β
α, β				α, β	α

			α




	π	β

0 1

1 f/fгр

ZС		ZС

ZСП

ZСТ

гр

ZСТ

f/fгр

ZСТ

f/fгр

ZСП

Рис. 12.3

Рис. 12.4

В полосе пропускания фильтров:

коэффициент затухания α=0, коэффициент фазы β определяется

из условия

sin	β	= ±	f	− для ФНЧ,
	2		fгр

sin b		= ±	fгр	− для ФВЧ.
			f
	2

В полосе затухания фильтров:

коэффициент затухания α определяется из условия

ch α	=	f	− для ФНЧ,
		fгр
2
ch a	=	fгр	− для ФВЧ,
		f
2
коэффициент фазы			− для ФНЧ,
β = +π
β = −π			− для ФВЧ.

Для исследования зависимости коэффициента затухания α(f /fгр) и коэффициента фазы β(f /fгр) выход фильтра должен быть нагружен на сопротивление Z Н (режим согласованной нагрузки), равное характеристическому сопротивлению фильтра Z C , которое зависит от частоты (см. рис. 12.3) и определяется следующим образом:


Z СТ = K × 1- (		f	)2
Z СТ = K × 1- (			)2
		fгр
Z СП =	K			для ФНЧ,

	f	)2
1- (	f	)2
	fгр

Z СТ = K × 1- ( ffгр )2

Z СП =		K			для ФВЧ.

	1- ( fгр		f	)2
	1- ( fгр			)2

В полосе пропускания характеристическое сопротивление активное, а полосе затухания – реактивное (индуктивное или емкостное).

Если нагрузкой фильтра служит сопротивление, отличающееся от характеристического, то экспериментально получаемая амплитудно-частотная характеристика

lnç

= F

1ç

fгр

èU2

и фазо-частотная характеристика

ψ - ψ

= F

гр ø

отличаются

от

характеристик

α(f /fгр)

β(f /fгр) в согласованном

режиме.

и U2 – напряжения

Здесь

на

входе и выходе фильтра;

ψU1 − ψU 2

– разность начальных фаз напряжений U1 и U2 ; fгр –

граничная частота пропускания фильтра.

3. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Исследуемый фильтр собирается из катушек с индуктивностями и конденсаторов, емкости которых рассчитываются. На каждом макете имеются две катушки с индуктивностями 3 мГн и набор конденсаторов. Активная нагрузка подбирается при помощи магазина сопротивлений. Синусоидальный сигнал с регулируемой в пределах от 20 Гц до 200 кГц частотой подается с генератора Г3-36 через усилитель У3-36 на входные зажимы фильтра. Напряжение на входе U1 и выходе U2 фильтра измеряется вольтметром В6-51 или В7-38 с большим входным сопротивлением, который подключается

попеременно к входным и выходным зажимам фильтра однополюсным переключателем SA3 (или SA4), расположенном в блоке коммутации (рис. 12.5). Подключение исследуемого фильтра к

усилителю генератора и вольтметру осуществляется с помощью коаксиального кабеля. Сдвиг фаз измеряется при помощи электронного фазометра, расположенного на стенде в блоке «фазометр-коммутатор» (рис. 12.6).

Генерат	Усилите
ор	ль

		SA33
1	2
Фильтр		Вольтме
	R	тр
1'	2'

Рис. 12.5

Генерат	Усилител
ор	ь

1	2
Фильтр		Фазометр
	RН	U
1'	2'	UR

Рис. 12.6

4. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

При подготовке к работе необходимо:

4.1.Повторить раздел курса ТОЭ, в котором рассматриваются частотные фильтры.

4.2.Ответить письменно на вопросы:

а) какие четырехполюсники называются фильтрами типа k?;

б) какой интервал частот называется полосой пропускания фильтра, состоящего из реактивных элементов;

в) что такое коэффициент затухания α, коэффициент фазы β,

постоянная передачи γ четырехполюсника и в каких единицах они измеряются;

г) какая нагрузка четырехполюсника называется согласованной? д) как зависит характеристическое сопротивление Т- или П-

образного низкочастотного или высокочастотного фильтра от частоты f (ответ дать для фильтра заданного вариантом выполнения работы)?

Смотрите также:


«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
«ДОХОДЫ, РАСХОДЫ И ПРИБЫЛЬ КОММЕРЧЕСКОГО БАНКА.»
Значение, сущность и содержание социально — педагогической деятельности в организации для детей-сирот и детей, оставшихся без попечения родителей
Проактивные методы PR-деятельности российских авиационных компаний «Россия», «Азимут»
__RGR2
__RGR2
_10_Эмиль Золя для эл версии
_11_А. Франс для эл версии
_2 тема-Дефекты (тезисы)