Měření přenosových charakteristik RLC členů - Laboratorní cvičení

Měření přenosových charakteristik RLC členů

1. Úkol měření:

Vypočtěte, změřte a nakreslete přechodové a kmitočtové charakteristiky předložených členů. Odvoďte vztahy pro výpočet přechodové funkce a frekvenčního přenosu z obvodových prvků a charakteristiky nakreslete. Odpovídající změřené i vypočtené charakteristiky nakreslete do jednoho grafu a porovnejte. U frekvenčních charakteristik zjistěte graficky i početně frekvence v bodě zlomů. Pro měření zvolte vhodný kmitočtový rozsah.

2. Měřicí metoda:

a) Integrační článek:

Charakteristickou vlastností obvodu je, že nepropouští vysoké frekvence. Proto se nazývá dolní propust, poněvadž propouští pouze jen nízké frekvence. Vysoké kmitočty jsou kondenzátorem svedeny a uzeměny. Tento obvod působí jako jednoduchý korekční člen, to znamená, že změní procházející signál v závislosti na frekvenci.

Teoretický výpočet:

b) Dvojitý článek:

Teoretický výpočet:

Po dosazení změřených součástek

R1 = 98 Ω

C = 2,1 μF

L = 8 H

R2 = 3 kΩ

dostáváme:

Úhlovou frekvenci lomu určíme výpočtem z převrácené hodnoty časové konstanty:

Úhlovou frekvenci lomu určíme graficky průsečíkem křivky s vodorovnou přímkou sníženou o 3dB.

Přechodová funkce je definována jako odezva členu na jednotkový skok. Na vstup přivedeme signál, který skočí na hodnotu jedna a na této hodnotě se drží. Na výstupu se zaznamenává paměťovým osciloskopem průběh. Jelikož laboratoř není vybavena paměťovým osciloskopem, vypomůžeme si generováním ne ryze jednotkového signálu, nýbrž signálu obdélníkového. Periodu tohoto signálu pak volíme takovou, aby byl zobrazen celý průběh přechodové charakteristiky.

Fázová frekvenční charakteristika:

3. Schéma zapojení:

4. Použité měřicí přístroje:

OSC . . . . . . . . . osciloskop Tektonik TDS 210 F; inv. č.: I – L – 055/2

G . . . . . . . . . . . generátor GoldStar; inv. č.: 6 – L – 053

V1 . . . . . . . . . . milivoltmetr Tesla BM524; inv. č.: 5 – L – 534

V2 . . . . . . . . . . milivoltmetr Tesla BM524; inv. č.: 6 – L - 013

5. Postup měření:

• Zapojíme obvod podle Schéma zapojení

• Na generátoru postupně nastavujeme frekvenci dle tabulky

• Na vstupu se snažíme udržet konstantní napětí 1V – kontrolujeme ho pomocí V1

• Zapisujeme hodnotu výstupního napětí z V2

• Z obrazovky osciloskopu odečítáme hodnoty a a b

• Z naměřených hodnot vypočteme φ a Fdb

• Vytvoříme grafy, ve které porovnáme vypočtené a naměřené hodnoty

6. Naměřené a vypočtené hodnoty:

1) Přechodové charakteristiky

a. Naměřené hodnoty: Jednoduchý RC člen:

č.m. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 t [μs] 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1000 1250 1500 1750 2000 U2 [V] 0 0,28 0,44 0,56 0,64 0,72 0,77 0,81 0,85 0,90 0,92 0,95 0,98 0,99

b. Vypočtené hodnoty: Jednoduchý RC člen:

č.m. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14