Методические указания. Измерение передаточных характеристик с помощью генератора стандартных сигналов, вольтметра и фазометра(метод единичного источника)

Измерение передаточных характеристик с помощью генератора стандартных сигналов, вольтметра и фазометра(метод единичного источника).

На вход исследуемой цепи подаётся напряжение от генератора гармонических колебаний. Устанавливается частота генератора , производится измерение напряжений и и начальной фазы . Отношение напряжений даёт значение АЧХ передаточной функции на заданной частоте, а -значение ФЧХ на той же частоте. Измерения повторяются на других частотах. Количество измерений определяется характером АЧХ и здравым смыслом.

Если напряжение входного сигнала поддерживать неизменным, например, равным 1В, то АЧХ передаточной функции будет численно совпадать с частотной зависимостью выходного напряжения. Удобнее всего использовать в качестве источника сигнала генератор ЭДС, так как он, по определению, создаёт на подключаемой к нему цепи напряжение Е, величина которого не зависит от входного сопротивления цепи. На практике достаточная точность измерения достигается, когда внутренне сопротивление источника сигнала в 50…100 раз меньше модуля входного сопротивления исследуемой цепи.

Измерение передаточных характеристик с помощью измерителя частотных характеристик Х1-40.

Измерительный прибор Х1-40 предназначен для исследования АЧХ в диапазоне от 20Гц до 1МГц с полосой обзора до 20кГц в диапазоне I до 30 кГц в диапазоне I I (смотри приложение).

А) Для подготовки Х1-40 к работе устанавливается I диапазон и широкая полоса(см. 1)-3) приложения).

Б) Выходное сопротивление генератора устанавливается 600 Ом. Сигнал с выхода генератора качающей частоты(ГКЧ) (разъем 1 на рис. П1) подается через понижающий трансформатор сопротивлений ТР1 панели «линейные цепи». Выходное сопротивление генератора сигнала понижается до 10 Ом. С выхода трансформатора напряжение на сигнальную шину макета подается с помощью перемычки.

В) Собирается на макете исследуемая цепь. Вход цепи и вход индикатора Х1-40 (разъем 2 на рис. п. 1) подключается к сигнальной шине макета (см. 5) приложения). С помощью ручек 17 и 7 устанавливается единичный уровень одного сигнала – отклонение на 10 больших делений (на весь экран), т. е. производиться предварительная калибровка измерительной установки.

Частота устанавливается таким образом, чтобы соответствовало левой границе экранной сетке (см. 6) приложения).

Г) Вход индикатора подключается к выходу исследуемой цепи (рис. 4.1). На экране индикатора Х1-40 отображается изображение АЧХ передаточной функции.

Для измерения ЧХ «по точкам» переходят на «ручной» режим измерения частоты генератора (ручка 10). Значение частоты фиксируют с помощью электронного частотомера, подключаемого к выходу генератора Х1-40 или по собственным частотным меткам.

Если необходимо измерить ФЧХ, то дополнительно ко входу исследуемой цепи подключают вход «опорный», а к выходу сигнал фазометра Ф2-1М.

Контрольные вопросы

Ниже приведены примеры контрольных вопросов:

1) сформулируйте определение АЧХ, поясните, что отражает АЧХ передаточной функции по напряжению;

2) сформулируйте определение ФЧХ, поясните, что отражает ФЧХ передаточной функции по напряжению;

3) изобразите упрощенную схему для измерения АЧХ передаточной функции с использованием

а) вольтметров,

б) измерительного прибора Х1-40;

4) изобразите упрощенную схему для измерения ФЧХ передаточной функции по напряжению и дайте необходимые пояснения;

5) изложите методику определения качественного характера АЧХ для моделей первого и второго порядка с однотипными реактивными элементами;

6) изложите методику определения качественного характера ФЧХ для моделей первого и второго порядка с однотипными реактивными элементами;

7) сделайте обоснованные предположения о качественном характере АЧХ по для схем, изображенных на рис. 4.2;

8) сделайте обоснованные предположения о качественном характере ФЧХ коэффициента передачи для схем рис. 4.2;

9) для каждой АЧХ, изображенной на рис. 4.3, постройте по две схемы;

10) сформулируйте определение ППЦ и изложите методику расчета и экспериментального определения граничных частот полосы пропускания;

11) докажите в общем виде, что граничная частота для обоих выходов в каждой модели (рис. 4. 4) одинакова, выразите ω_гр через параметры модели;

12) изобразите на общем графике в одинаковом масштабе АЧХ по обоим выходам модели рис. 4.4а (или рис. 4.4б) и прокомментируйте выполнение второго закона Кирхгоффа на граничной частоте;

13) поясните роль трансформатора сопротивлений (ТР1 на рис. 4.1) при измерении АЧХ по коэффициенту передачи;

14) почему при измерении АЧХ с помощью прибора Х1-40 необходимо соблюдать условие: выходное сопротивление генератора сигнала R_i << |Z_вх| на любой частоте в диапазоне измерения?

15) поясните, на каких частотах и почему фазометр Ф2-1М будет работать неустойчиво или вообще не будет измерять фазовый сдвиг в схемах, АЧХ которых приведены на рис. 4.5;