PROTOKÓŁ POMIAROWY LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW ELEKTRYCZNYCH Grupa Podgrupa Numer ćwiczenia

Transkrypt

1 PROTOKÓŁ POMAROWY LABORATORM OBWODÓW SYGNAŁÓW ELEKTRYCNYCH Grupa Podgrupa Numr ćwicznia 4 Nazwisko i imię Data wykonania ćwicznia Prowadzący ćwiczni 3. Podpis 4. Data oddania 5. sprawozdania Tmat CWÓRNK JEGO PARAMETRY Cl ćwicznia: zapoznani się z mtodami wyznaczania impdancji alowj czwórnika i jgo paramtrów macirzowych. Do wykonania ćwicznia wymagana jst znajomość podstawowych praw obwodów w postaci zspolonj, paramtrów roboczych i alowych czwórnika oraz umijętność wykonywania obliczń z zastosowanim liczb zspolonych. Przy pomiarach wymagana jst równiż dobra znajomość oscyloskopu i umijętność tworznia wykrsów wskazowych na podstawi obsrwacji przbigów na krani. W ćwiczniu w pirwszj koljności obliczana jst impdancja alowa badango czwórnika symtryczngo na podstawi wartości impdancji wjściowych wyznaczanych w stanach rozwarcia i zwarcia jgo wyjścia. Następni na podstawi wyznaczonj impdancji alowj obliczan są wartości szrgowo połączonych lmntów R i C stanowiących obciążni czwórnika w drugij części ćwicznia. Druga część ćwicznia dotyczy sprawdznia własności czwórnika symtryczngo przy dopasowaniu alowym na wyjściu. kład pomiarowy b) Osc, ϕ A B Gnd GENERATOR SYGNAŁOWY V g d R d g 1 W 1 2 CWÓRNK V 2 V 1 BADANY 1' 2' A 2 Rys. kład do pomiarów impdancji alowj czwórnika -1-

2 Tabla Wykaz przyrządów i lmntów pomiarowych Oznaczni Nazwa na schmaci przyrządu Typ Numr abryczny 3. Wyznaczni impdancji alowj czwórnika 3.1 Pomiary impdancji wjściowych w stani rozwarcia i zwarcia wyjścia czwórnika Pomiarów dokonuj się w układzi pokazanym na rys. 1, a ich wyniki wpisuj się do Tabli Pomiary amplitud sygnałów g i 1 oraz ich rlacji czasowj dokonuj się oscyloskopm. Nalży synchronizować oscyloskop sygnałm gnratora. Pomiar wartości prądu 1, wymagany do wyznacznia impdancji wjściowj 1, dokonuj się mtodą pośrdnią poprzz pomiar napięcia na włączonj szrgowo z wjścim czwórnika dodatkowj oporności R d. Tabla Stał: g =... V, R d =... Ω Pomiary Stan rozwarcia Stan zwarcia Oblicznia 2 Δt 0 ϕ u0 2 1z Δt z ϕ uz 1z Hz V V µs dg ma V µs dg Ω Ω Ω waga: i 1z są amplitudami napięcia wjściowgo w stani rozwarcia i zwarcia wyjścia czwórnika. Δt 0 i Δt z są przsunięciami czasowymi pomiędzy napięcim gnratora i wjściowym w stani rozwarcia i zwarcia wyjścia czwórnika. ϕ u0 i ϕ uz są przsunięciami azy pomiędzy napięcim gnratora i wjściowym w stani rozwarcia i zwarcia wyjścia czwórnika, obliczonymi na podstawi Δt 0 i Δt z mirzonych oscyloskopm. Napięcia i prądy w Tabli 2 są wskazaniami odpowidnich przyrządów pokazanych na rys. 1, np. napięci 2 jst wskazanim woltomirza V

3 Na podstawi obsrwacji przbigów g i 1 nalży narysować wykrs wskazowy zawirający wszystki napięcia i prąd w obwodzi wjściowym. Długości wskazów i ich rlacj kątow muszą być zgodn z wartościami podanymi w tabli R d 1 Rd g Rd φ i g φ u 1 a) b) Rys. Schmat zastępczy obwodu wjściowgo a), wykrs wskazowy napięć i prądu w obwodzi wjściowym b)badango czwórnika waga: Aby zralizować koljną część ćwicznia laboratoryjngo Sprawdzni własności czwórnika symtryczngo przy dopasowaniu alowym - nalży uprzdnio obliczyć wartość impdancji alowj na podstawi wykonanych pomiarów. 3.2 Obliczani impdancji alowj badango czwórnika Biorąc za podstawę wyniki wykonanych pomiarów oraz zalżności tortyczn przytoczon poniżj dla każdj z przyjętych częstotliwości nalży obliczyć wartość: impdancji wjściowj rozwarciowj, impdancji wjściowj zwarciowj 1z, impdancji alowj. W przypadku badango w ćwiczniu czwórnika symtryczngo (Rys. 3) wzór na impdancję alową ma postać: = 1z - impdancja wjściowa pirwotna czwórnika w stani jałowym, 1 z - impdancja wjściowa pirwotna czwórnika w stani zwarcia. mpdancja wjściowa czwórnika w stani jałowym wyraża się wzorm = - wartość napięcia na wjściu czwórnika, przy rozwarciu wyjścia, -wartość prądu płynącgo w obwodzi pirwotnym czwórnika, przy rozwarciu wyjścia. -3-

4 mpdancja wjściowa czwórnika w stani zwarcia wyraża się wzorm 1 z = 1z 1z 1z -wartość napięcia na wjściu czwórnika, przy zwarciu wyjścia, 1 z -wartość prądu płynącgo w obwodzi pirwotnym czwórnika, przy zwarciu wyjścia, waga: W ćwiczniu dokonuj się bzpośrdnio pomiaru napięć, 1 z w obwodzi w zalżności od stanu wyjścia czwórnika. Prądy płynąc w obwodzi wjściowym czwórnika i 1z obliczan są zgodni z zasadami rachunku symboliczngo na podstawi pomiaru przsunięcia czasowgo Δt 0 i Δtz pomiędzy napięcim gnratora i wjściowym w stani rozwarcia i zwarcia wyjścia czwórnika. W ogólności, na podstawi wykrsu wskazowgo pokazango na rys. 2b, prąd płynący w obwodzi wjściowym czwórnika można opisać wzorm: Rd g 1 1 = =, Rd Rd natomiast przsunięci azy między napięciami g i 1 można obliczyć na podstawi ich przsunięcia czasowgo Δt zgodni z wzorm: Δt = T o ϕ u 360. Przykładowo, obliczając impdancję wjściową czwórnika w stani rozwarcia wyjścia, dokonuj się następujących przkształcń: = g R d = g o j0 Δt = T R d 0 o ϕ u u0 = i 0, Poniważ oscyloskop synchronizowany jst sygnałm gnratora, napięci to przyjmujmy z zrową azą początkową. Mając obliczony prąd płynący w obwodzi wjściowym czwórnika możmy obliczyć impdancję wjściową przy rozwarciu wyjścia, zgodni z wczśnij przytoczonym wzorm: u0 =. = i 0 Oblicznia powtarzamy dla przypadku rozwarcia wyjścia czwórnika. Na podstawi wyznaczonj impdancji alowj, obliczamy wartości lmntów dwójnika stanowiącgo obciążni czwórnika w drugij części ćwicznia. Przyjmujmy dwójnik o strukturz szrgowj, złożony z rzystora R i kondnsatora C. Dwójnik tn dołączamy do wyjścia czwórnika równolgl do wyłącznika W. -4-

5 godni z zalżnościami tortycznymi impdancja obciążnia czwórnika wyraża się zalżnością: ob = = z = ( cos ϕ + j sinϕ ) cos ϕ jst częścią rzczywistą impdancji i odpowiada rzystancji obciążnia R sinϕ jst częścią urojoną impdancji i odpowiada raktancji pojmnościowj kondnsatora X c, 4. Sprawdzni własności czwórnika symtryczngo przy dopasowaniu alowym W układzi pomiarowym pokazanym na rys. 1, nalży dołączyć impdancję obciążnia ob = równolgl do wyłącznika W, a następni dokonać pomiaru wartości impdancji wjściowj. Na podstawi wyników pomiarów modułów prądu i napięcia na impdancji obciążnia nalży obliczyć wartość jj modułu ob. W tym przypadku (dopasowani alow na wyjściu) wartość impdancji wjściowj powinna być równa impdancji alowj czwórnika. Moduł impdancji obciążnia powinin być równy modułowi impdancji alowj Do zacisków strony pirwotnj nalży doprowadzić sygnały o częstotliwościach jak w punkci poprzdnim (3.1). Wyniki pomiarów wpisać do tabli 3. Wartość impdancji alowj obliczon ksprymntalni: 1 =... khz 1 =... Ω R 1 =... Ω, C 1 =... F 2 =... khz 2 =... Ω R 2 =... Ω, C 2 =... F 0.1 μf 0.1 μf 1 kω 1 kω 750 Ω Rys. 3 Schmat czwórnika badango w ćwiczniu. -5-

6 Tabla 3. Wartości wyznaczon ksprymntalni Stał: g =...V, R d =... Ω, Pomiary Oblicznia R C 1 Δt ϕ ϕ K K u i w ob Hz Ω nf Ω V µs dg V ma ma dg Ω Ω V/V A/A waga: ndks oznacza wartość zmirzoną w warunkach obciążnia czwórnika na wyjściu impdancją alową. Opracowani wyników pomiarów: Na podstawi wyników pomiarów z Tabli 3 nalży wykonać oblicznia wartości modułu prądu 1 płynącgo w obwodzi wjściowym czwórnika, przsunięcia azy pomiędzy prądm 1, a napięcim gnratora g, wartości paramtrów roboczych w, K, K. oraz modułu impdancji obciążnia ob. Obliczon wartości wpisać do Tabli 3. Mając daną strukturę i wartości lmntów badango czwórnika (Rys. 3), nalży na drodz analitycznj obliczyć wartość impdancji alowj dla wybranych częstotliwości i porównać j z wynikami otrzymanymi ksprymntalni. Obliczyć wartości paramtrów macirzy admitancyjnj Y na podstawi wyznaczonych ksprymntalni impdancji wjściowych i 1z oraz na podstawi schmatu z rysunku 3. Nalży zwrócić uwagę, ż wartości lmntów macirzy muszą być opisan liczbami zspolonymi. Wartości paramtrów otrzyman ksprymntalni i analityczni zstawić w tablach 4.1 i 4. Opracować wnioski z przprowadzongo ćwicznia laboratoryjngo. -6-

7 Tabla 4. Wartości impdancji alowj dla wybranych częstotliwości ( tabla porównawcza) Wartości wyznaczon ksprymntalni Oblicznia analityczn 1z 1z Hz Ω Ω Ω Ω Ω Ω Tabla 4.2 Macirz admitancyjna Y ( tabla porównawcza) Y Wartości wyznaczon ksprymntalni Oblicznia analityczn. Hz ms ms ms y 11 y 12 y 21 y 22 y 11 y 12 y 21 y 22-7-