Изучение переходных процессов в фильтре при воздействии со стороны сети.

Реостат RH установите в положение 50 %;

ключ К1 – в верхнее положение;

ключ К2 – в нижнее положение;

ключ К3 – в левое положение (замкнут);

входы осциллографа – открытые (опция DC).

 

Включите схему и после заполнения экрана осциллографа выключите ее, установите желаемую чувствительность в обоих каналах (кнопки V/div в зависимости от уровней напряжений), при необходимости задайте смещение по каналам . Зарисуйте форму переходного процесса на выходе фильтра при RН = 50 % и 10 %.

2 Изучение переходных процессов при воздействии со стороны нагрузки.

 

Реостат RH установите в положение 50 %;

ключ К1 – в верхнее положение;

ключ К2 – в верхнее положение;

ключ К3 – в правое положение (разомкнут).

 

Включите схему и зарисуйте форму переходного процесса на выходе фильтра при RH = 50 % и 10 %. Выключите схему. Укажите интервалы «сброса» и «наброса» нагрузки, которые определяется по осциллографу (канал B). Измерьте длительности переходных процессов (рисунок 4.14) на обоих интервалах. Длительность переходного процесса равна T2–T1. Объясните полученные кривые.

 

Рисунок 4.14 – Измерение длительности переходного процесса

 

3 Выделите конденсатор С двойным щелчком в момент значка «рука». Выберите опцию «value» и установите в окне номинал 1000 мкФ. Выход из этого окна осуществляется нажатием кнопки «ОК».

 

4 Повторите п.п. 1 и 2.

 

5 Восстановите значение C = 2000 мкФ.

 

Измерение АЧХ и ФЧХ.

1 Установите ключ К1 – в нижнее положение; ключ К2 – в верхнее положение; К3 – в левое положение (замкнут); реостат нагрузки RН – 50 %. Двойным щелчком откройте измеритель АЧХ. Установите линейные масштабы и пределы, близкие к таким: по вертикали F=1, I=0; по горизонтали F = 1 кГц, I = 0,1 Гц (следует использовать “прокрутку” ). Включите и выключите схему. Зарисуйте форму АЧХ. Найдите полосу пропускания на уровне 0,707.

2 В измерителе АЧХ установите логарифмические масштабы: по вертикали F = 0, I = – 40 dB; по горизонтали F = 100 кГц, I = 0,1 Гц. Включите и выключите схему. Зарисуйте форму АЧХ. С помощью визирной линии определите частоту, на уровне затухания –3 dB (что соответствует уровню 0,707). Найдите крутизну спада (dB/дек). Для этого установите визирную линию на границу полосы пропускания и запишите частоту F1 и затухание A1. Передвигайте визирную линию вправо до частоты 10 F1 (декада). Запишите частоту F2 и затухание А2. Получаем крутизну спада G = (A2 – A1) dB/дек. Сравните её с теоретической.

3 В измерителе ФЧХ установите линейный масштаб по вертикали (F=0, I= – 90°) и логарифмический по частоте. Зарисуйте ФЧХ в масштабе.

Результаты работы

Подготовьте отчёт по лабораторной работе.

 

4.4.2.2 Контрольные вопросы

 

1 Объясните график зависимости коэффициента сглаживания от изменения тока нагрузки.

2 От каких параметров RС – фильтра зависит коэффициент сглаживания?

3 Как проанализировать переходные процессы в RС сглаживающем фильтре?

4 Какое влияние оказывает RС сглаживающий фильтр на выпрямитель, стоящий до него?

Исследование LC сглаживающего фильтра

Описание модели LС–фильтра. Схема модели приведена на рисунке 4.15. Она позволяет исследовать процессы в LС сглаживающем фильтре в установившемся и переходных режимах. Для измерения электрических величин используются двухлучевой осциллограф и ампер – вольтметры.

Изменение режимов работы обеспечивается ключами К1, К2, K3. Их назначение очевидно из схемы. С помощью ключа К1 подключается генератор пульсаций входного напряжения – U1, с помощью ключа К2 включается

 

Рисунок 4.15 – Модель LC – фильтра (Файл LC–фильтр)

 

 

генератор прямоугольного напряжения UP во входную цепь (цепь питания), обеспечивая тем самым импульсное воздействие со стороны входа, а с помощью ключа К3 – импульсное воздействие со стороны нагрузки.

 

Ключ К1 управляется клавишей «1»

Ключ К2 – клавишей «2»

Ключ К3 – клавишей «3».

 

Нагрузочный реостат управляется клавишей «R» на 10 % при каждом нажатии (для движения в другую сторону используют комбинацию Shift +R). Вольтметр U02 позволяет измерять постоянную составляющую выходного напряжения, вольтметр Um2 измеряет действующее значение напряжения пульсаций. Поэтому, при расчете коэффициента пульсаций необходимо учесть множитель . Переменную составляющую (амплитуду) можно измерять и посредством осциллографа (рисунок 4.16).

 

 

Рисунок 4.16 – Измерение уровня пульсаций посредством осциллографа

 

Для этого установите удобную развертку: 2 Ms/div; Y/T; Auto; 1…5 V/div (в канале A); 200…500 Mv/div (в канале B); начальное смещение уровня сигнала Yposition равное 0,00.

Входы осциллографа должны быть закрыты (AC). Амплитудное значение входного напряжения Um1 соответствует 1 – ой визирной линии (показания в левом окне VA1), амплитудное значение напряжения на выходе – Um2 измеряется второй визирной линией (VB2).

Измерителем АЧХ и ФЧХ проводится измерение АЧХ (MAGNITUDE) и ФЧХ (PHASE) LC сглаживающего фильтра при логарифмической и линейной шкалах.

Исследование LС– фильтра в установившемся режиме. Установите ключ К1 в нижнее положение (клавишей 1);

К2 – в верхнее положение (клавишей 2);

К3 – в левое положение (замкнут, клавишей 3);

реостат нагрузки RН– 50 % (клавишей «R», для движения в другую сторону – Shift +R).

 

1 В соответствии со своим вариантом (номером бригады) выпишите исходные данные из таблицы 4.6.

 

Таблица 4.6 – Исходные данные для LC – фильтра

 

Номер бригады
U01, В
U1, В

Откройте окно (рисунок 4.17) источника постоянного тока () и установите заданный уровень напряжения U01.

 

 

Рисунок 4.17 – Окно источника постоянного тока

 

Закройте окно. Далее откройте окно (рисунок 4.18) источника переменного тока () и установите уровень переменной составляющей U1.

 

 

Рисунок 4.18 – Окно источника переменного тока