ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО СВЯЗИ
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное
бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И
ИНФОРМАТИКИ»
(МТУСИ)
Лабораторная работа № 5
Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения
Выполнил:
Проверил: Мосичев А.В.
Москва 2020
Цель работы
С помощью программы Micro-Cap исследовать входные амплитудно-частотные
(АЧХ) и фазочастотные (ФЧХ) характеристики RC-цепи. Сравить АЧХ и ФЧХ,
полученные с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными
характеристиками, полученными расчетным путем.
Исходные данные:
R1 = 100 Ом
C1 = 219 нФ
E = 0,9 В
f = 2,4,6,8,10,12,14 кГц
Расчетные формулы
2
Предварительный расчет
Рисунок 1- Схема первого эксперимента
3
1) Зависимость модуля входного сопротивления от частоты
//График зависимости модуля входного сопротивления от частоты
f=[2000:10:14000];
C=219*10^-9;
R1=100;
fgr=1/(2*%pi*R1*C);
Z=R1*(sqrt(1+(fgr./f)^2));
plot(f,Z)
xtitle("Зависимость модуля входного сопротивления от частоты","f, Гц","Z,
Ом")
xgrid
Рисунок 2– График зависимости модуля входного сопротивления от частоты
4
2) Зависимость фазы входного сопротивления от частоты
//График зависимости фазы входного сопротивления от частоты
f=[2000:10:14000];
C=219*10^-9;
R1=100;
fgr=1/(2*%pi*R1*C);
Z=R1*(sqrt(1+(fgr./f)^2));
fa=(-180./(%pi))*atan(fgr./f);
plot(f,fa)
xtitle("Зависимость фазы входного сопротивления от частоты","f, Гц","arg(Z),
град.")
xgrid
Рисунок 3-График зависимости фазы входного сопротивления от частоты
5
3) Зависимость реактивного сопротивления конденсатора от частоты
//График зависимости реактивного сопротивления конденсатора от частоты
f=[2000:10:14000];
C=219*10^-9;
R1=100;
fgr=1/(2*%pi*R1*C);
Z=R1*(sqrt(1+(fgr./f)^2));
fa=(-180./(%pi))*atan(fgr./f);
Xc=1./(C.*2.*%pi.*f);
plot(f,Xc)
xtitle("Зависимость реактивного сопротивления конденсатора от частоты ","f,
Гц","Xc, Ом")
xgrid
Рисунок 4-График зависимости реактивного сопротивления конденсатора от частоты
6
4) Зависимость модуля входного тока от частоты
f=[2000:10:14000];
C=219*10^-9;
R1=100;
fgr=1/(2*%pi*R1*C);
E=0.9;
U=E*sqrt(2.);
I=U./Z;
plot(f,I)
xtitle("Зависимость модуля входного тока от частоты ","f, Гц","I, А")
xgrid
Рисунок 5-График зависимости мощности источника от сопротивления источника
7
5) Зависимость напряжений от частоты
f=[2000:10:14000];
C=219*10^-9;
R1=100;
fgr=1/(2*%pi*R1*C);
E=0.9;
U=E*sqrt(2.);
I=U./Z;
Xc=1./(C.*2.*%pi.*f);
Z=R1*(sqrt(1+(fgr./f)^2));
xtitle("Зависимость напряжений от частоты ","f, Гц","I, А")
UR=(I.*R1);
UC=(I.*Xc);
plot(f,U,f,UR,f,UC)
legend('Зависимость входного напряжения от часоты','Зависимость модуля
напряжения на резисторе от частоты','Зависимость модуля напряжения на
конденсаторе от частоты',1);
xgrid
8
9
Исследование частотных характеристик RC-цепи на ЭВМ
1) Зависимость модуля входного сопротивления от частоты
10
2) Зависимость фазы входного сопротивления от частоты
11
3) Построение зависимости тока от частоты
12
4) Построение зависимости напряжения на резисторе от частоты
13
5) Построение зависимости реактивного сопротивления от частоты
14
Экспериментальная часть
Исследование частотных характеристик нагруженной RC-цепи
Рисунок 2- Схема второго эксперимента
15
1) Зависимость модуля входного сопротивления от частоты
16
2) Зависимость фазы входного сопротивления от частоты
17
Нагруженная
RC-цепь
По предварительному расчёту
ЭВМ
(Гц) fm
4654
4767
φmº
-37,98
-37,96
Таблица 1-результаты, полученные по предварительному расчёту и экспериментально
Выводы:
Входное сопротивление цепи носит резистивно-ёмкостный характер.
Графики, полученные с помощью предварительных расчётов и в результате
эксперимента практически идентичны.
18
Контрольные вопросы:
1.
Какая частота называется граничной для RC-цепи?
2.
Какая частота называется граничной для RL-цепи?
3.
Каково значение модуля входного сопротивления RC-цепи на
граничной частоте?
4.
Каково значение аргумента входного сопротивления RC-цепи на
граничной частоте?
5.
К чему стремиться модуль входного сопротивления нагруженной на
резистор RC-цепи при увеличении частоты?
6.
Чему равен модуль входного сопротивления нагруженной на
резистор RC-цепи при частоте равной нулю?
Контрольные ответы:
1. Частота, при которой модуль реактивного сопротивления равен
резистивному сопротивлению
2. Частота, при которой модуль реактивного сопротивления равен
резистивному сопротивлению
3. Значение модуля входного сопротивления RC – цепи на граничной
частоте равно произведению резистивного сопротивления на корень из 2
4. Значение аргумента входного сопротивления RC – цепи на
граничной частоте равно -450
5. Модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC –
цепи стремится при увеличении частоты к R.
6. Модуль входного сопротивления нагруженной на резистор RC –
цепи при частоте равной нулю стремится к бесконечности.
Список литературы:
1. Фриск В.В. Основы теории цепей. М.: РадиоСофт, 2002. 288 с.
2. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б. И. Основы теории цепей. М.:
Радио и связь, 2003. 592с.
.
19