Файл: Лабораторная работа 1 исследование диодов и стабилитронов.doc

Рис.5.6 Активные RC-фильтры первого порядка (а) и второго порядка (б)

(11)

где
Из (11) видно, что в знаменателе полином имеет второй порядок, поэтому фильтр (рис.6б) является ФНЧ второго порядка.

В общем случае передаточную функцию ФНЧ n-го порядка можно записать в следующем виде

(12)
В зависимости от вида полинома в знаменателе (12) различают фильтры Баттервора, Чебышева и др.

Фильтр нижних частот любого порядка можно построить из фильтров, изображенных на рис.6, соединяя их последовательно.

Полосовой фильтр можно получить последовательным включением ФНЧ и ФВЧ.

Режекторный фильтр получается при параллельном включении входов и выходов ФНЧ и ФВЧ.
Задание на подготовку к работе
1. Изучить характеристики и параметры пассивных и активных RC-фильтров нижних и верхних частот.

2. Изучить сущность исследований, изложенных в пункте "Порядок выполнения работы", выполнить требуемые расчеты, нарисовать схемы, таблицы и расчетные характеристики фильтров.
Контрольные вопросы
1. Нарисуйте амплитудно-частотную характеристику фильтра верхних частот.

2. Нарисуйте схему RC-фильтра нижних частот.

3. Поясните, что означает граничная частота _гр.

4. Сформулируйте условие согласования фильтра.

5. Нарисуйте схему RC-фильтра верхних частот.

6. Напишите выражение, определяющее граничную частоту RC-фильтров.

7. Почему фильтр (рис.ба) является фильтром нижних частот?

8. Почему фильтр (рис.66) является фильтром второго порядка?

---

Порядок выполнения работы
1. Исследование характеристик RC-фильтра нижних частот.

Соберите схему рис.3.

К входу схемы подключите генератор низкочастотных гармонических колебаний, а к выходу - осциллограф.

Используя выражение (4), определите граничную частоту фильтра f_гр.

Установите частоту входного сигнала, равную 0,25 f_гр, амплитуду 5 – –10 В и измерьте амплитуду сигнала на выходе фильтра. Результат измерения запишите в таблицу 1.

Таблица 1

Частота Параметр	0,25fгр, КГц	0,5fгр, КГц	0,75fгр, КГц	1 fгр, КГц	1,25fгр, КГц	1,5fгр, КГц	1,75fгр, КГц	2 fгр, КГц
Uвх [B]
Uвых [B]
K(f) = Uвых/ Uвх
K(f)/Kmax
(f)э = 20 lg 1/K(f)
(f)p = 20 lg 1/K(f)p

---

Изменяйте частоту входного сигнала с дискретностью 0,25 f_гр, заполните 1 и 2 строки таблицы 1.

Рассчитайте по формулам, приведенным в таблице 1, частотные зависимости K(f), , (f)_э и запишите расчетные значения в соответствующие строки таблицы.

Используя выражение (2), рассчитайте (f)_р по формуле, приведенной в последней строке таблицы 1, и заполните эту строку.

По данным таблицы 1 постройте расчетные и экспериментальные графики частотной зависимости коэффициента затухания фильтра (f). На уровне 3 дБ определите граничную частоту f_гр и сравните ее с расчетной частотой, полученной ранее.
2. Исследование характеристик активного RC-фильтра нижних частот первого порядка.

Соберите схему рис.6а.

К входу схемы подключите генератор низкочастотных гармонических колебаний (функциональный генератор), а к выходу осциллограф.

Используя обозначения, приведенные на схеме рис.6а, определите граничную частоту фильтра f_гр = 1/2RC и коэффициент усиления

Установите частоту сигнала, выдаваемого генератором, равную 0,25f_гp и определите коэффициент усиления K_1(э) = U_вых/ U_вх.

Сравните расчетный коэффициент усиления K_1(р)с экспериментально полученным значением K_1(э).

Установите амплитуду входного сигнала u_вх = u_вых/K₁ такой вели
чины, чтобы максимальное значение u_еыхв полосе пропускания
фильтра было равно 1В.

Далее руководствуйтесь методикой, изложенной в пункте 1.
3. Исследование характеристик активного RC-фильтра нижних

частот второго порядка.

Соберите схему рис.6б и руководствуйтесь методикой, изложенной в пункте 2 с учетом обозначений приведенных на схеме рис.6б.
4. Исследование характеристик RC-фильтра верхних частот.

Соберите схему рис.4.

К входу схемы подключите генератор низкочастотных гармонических колебаний, а к выходу - осциллограф.

Используя выражение (4), определите граничную частоту фильтра f

---

_гp.

Установите частоту входного сигнала, равную 0,25 f_гp, амплитуду 5-10 В и измерьте амплитуду сигнала на выходе фильтра. Результат измерения запишите в таблицу 2.

Таблица 2

Частота Параметр	0,25fгр, КГц	0,5fгр, КГц	0,75fгр, КГц	1 fгр, КГц	1,25fгр, КГц	1,5fгр, КГц	1,75fгр, КГц	2 fгр, КГц
Uвх [B]
Uвых [B]
K(f) = Uвых/ Uвх
K(f)/Kmax
(f)э = 20 lg 1/K(f)
(f)p = 20 lg 1/K(f)p

Изменяйте частоту входного сигнала с дискретностью 0,25 f_гp, заполните 1 и 2 строки таблицы 2.

Используя выражения, приведенные в таблице 2, рассчитайте частотные зависимости K(f),

---

, (f)_p и запишите полученные результаты в соответствующие строки таблицы.

Используя выражение (6), рассчитайте по формуле, приведенной в последней строке таблицы 2, частотную зависимость (f)_p и результаты запишите в таблицу.

По данным таблицы 2 постройте расчетные и экспериментальные
графики частотной зависимости коэффициента затухания фильтра
(f). На уровне 3 дБ определите граничную частоту f_гp и сравните
ее с частотой, рассчитанной ранее.
5. Исследование характеристик активного RC—фильтра верхних частот первого порядка.

Соберите схему рис.6а, в которой элементы R и С поменяйте местами и руководствуйтесь методикой, изложенной в пункте 4.
6. Исследование характеристик активного RC-фильтра верхних частот второго порядка.

Соберите схему рис.6б, в которой элементы R и С поменяйте местами и руководствуйтесь методикой, изложенной в пункте 4.
Содержание отчета
1. Наименование и цель лабораторной работы.

2. Наименование каждого пункта работы, схемы, результаты расчетов и измерений.

3. Выводы по результатам исследований.
Лабораторная работа № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ ВТОРИЧНЫХ

ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ
Цель работы: закрепить теоретические знания о вторичных источниках питания; изучить схемы и принципы работы основных функциональных узлов вторичных источников питания, провести экспериментальные исследования их характеристик.

Используемое оборудование и средства: персональный компьютер, программа Electronics Workbench.

Методические указания: работа выполняется студентами за два часа аудиторных занятий

Краткие теоретические сведения
Вторичные источники питания предназначены для преобразования переменного напряжения сети (220 В, 50 Гц) в постоянное.

Типовая блок-схема вторичного источника питания содержит следующие функциональные узлы (рис.1):

1 - преобразователь уровней напряжения и тока;

2 - выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный или пульсирующий ток одного направления

---