Модулированные калебания. Переходной процесс в колебательном контуре

Если же добротность контура уменьшать, то в предельном случае мы будем иметь апериодический процесс.

 Проведенное рассмотрение показывает, что при любом виде воздействия переходной процесс в колебательном контуре в сильнейшей степени зависит от величины его добротности. В данной лабораторной работе предлагается исследовать описанные переходные процессы и по их виду определить действующие значения добротности. По ходу эксперимента эти значения могут меняться, и каждый раз эти изменения будут влиять на переходные процессы. Следует отметить, что определение добротности по виду переходного процесса не единственный метод её измерения. Существует ещё ряд методов, они будут использоваться по ходу работы для сравнения результатов.

ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ

1.  Ознакомиться с лабораторным макетом, выяснить назначение отдельных элементов его схемы. Эта схема приведена на рис. 6.

                                                        Рис. 6

Колебательный контур образован индуктивностью L и ёмкостью С₂ . В цепь индуктивности включено переменное сопротивление R₃ , изменяя которое можно менять добротность контура. Действительно, оно включено последовательно с собственным сопротивлением  потерь конура (на схеме оно не показано). Таким образом, их последовательное соединение позволяет менять эквивалентное сопротивление потерь R_n. А как известно, добротность контура есть отношение       Q = r/ R_n  , где  r - волновое сопротивление контура. Следовательно, меняя  R_n меняем значение  Q.

Последовательно с R₃ включено ещё одно сопротивление R₄ . По величине R₄ гораздо меньше   R_n и на добротность  контура  оно влияния не оказывает. Падение напряжения на нём пропорционально току через контур, а это – одна из величин, участвующая в переходных процессах. Это напряжение усиливается операционным усилителем У и поступает на выходные клеммы 3 – 4, а оттуда на вход аналого – цифрового преобразователя или осциллографа.

Питается контур от генератора тока, собранного на полевом транзисторе П₁ . Такая схема обладает большим динамическим выходным сопротивлением, это необходимо, чтобы генератор не шунтировал колебательный контур и не создавал дополнительных потерь в нем. Стабилитрон D₁ и сопротивление  R₂ создают необходимый рабочий режим транзистора. Конденсатор С₁ защищает вход транзистора по постоянному току,  R₁ – сопротивление утечки для тока затвора транзистора. Входной сигнал, вызывающий переходной процесс, подается на клеммы 1 – 2.     

2. При минимальном сопротивлении   R₃  определить  резонансную частоту контура и его полосу пропускания, а отсюда – добротность Q. Схему эксперимента продумать самостоятельно. Определить значение добротности при максимальном значении   R₃ , оно равно 250 ом. Можно ли из этих измерений определить неизвестное нам собственное сопротивление потерь контура? Равно ли оно обычному омическому сопротивлению, которое можно измерить, пользуясь схемой Рис. 6 ?

3.  В пакете МАТЛАБ, используя функцию Chirp и звуковую карту компьютера, освоить методику автоматического снятия резонансных кривых контура. Снять эти кривые при разных значениях добротности, при различных резонансных частотах контура. Изменение резонансной частоты производится путем изменения положения подстроечного ферритового  сердечника.

4. Подготовить программы генерирования тестовых сигналов: единичной ступеньки и ступеньки с заполнением гармоническим сигналом на резонансной частоте контура. В цикле предусмотреть режим их периодического повторения. С помощью этих сигналов, снимаемых со звуковой карты, исследовать переходные процессы в контуре при различных значениях добротности. Обработать полученные кривые, определить показатели экспонент, и по ним вычислить уточненные значения добротности контура при различных значениях   R₃  и при разных  резонансных частотах.

5. При максимальной добротности контура ввести расстройку  в гармонический сигнал относительно резонансной частоты контура. Проследить режим возникновения биений, определить их период, сравнить с теоретически ожидаемым значением.

6. Отчет по работе должен содержать описание отдельных этапов работы, соответствующие графики и результаты обработки полученных файлов данных.