Измерение АЧХ с помощью генератора и вольтметра

Санкт- Петербургский Государственный Электротехнический Университет

«ЛЭТИ»

Кафедра ТОР

Отчёт по лабораторной работе

«Измерение АЧХ с помощью генератора и вольтметра»

Выполнили:        Петров А.В.

Пташкин А.А.

Эльксне Н.В.

Факультет: РТ

Группа: 4122

Санкт- Петербург

2006

Структурная схема измерительной установки

Измерение АЧХ полосовых фильтров ПФ 1 и ПФ 2

ПФ 1

Исходные данные:

Максимум АЧХ:

f= 2800 Гц ; U_вых =0.6 В

Определяем частоты, на которых напряжение уменьшается примерно в 20 раз:

f_max= 5250 Гц U_вых= 0.03 В ; f_min= 1890 Гц  U_вых= 0.03 В

f, Гц	2000	2100	2300	2350	2400	2450	2500	2550	2600	2700
U, В	0,035	0,04	0,15	0,19	0,26	0,32	0,39	0,45	0,5	0,55
f, Гц	3000	3200	3500	3600	3700	3800	3900	4000	4300	4700
U, В	0,56	0,53	0,48	0,46	0,45	0,4	0,36	0,31	0,18	0,06

График АЧХ, с использованием линейных  масштабов частоты и уровня:

ПФ 2

Исходные данные:

Максимум АЧХ:

f= 1000 Гц ; U_вых =0.35 В

Определяем частоты, на которых напряжение уменьшается примерно в 20 раз:

f= 3430 Гц U_вых= 0.02 В ; f= 76.2 Гц  U_вых= 0.02 В

f, Гц	79	81	86	90	95	100	105	110	200	500
U, В	0,031	0,044	0,076	0,08	0,14	0,19	0,24	0,28	0,32	0,33
f, Гц	1200	1400	1600	1900	2100	2300	2400	2600	2900	3200
U, В	0,32	0,3	0,28	0,24	0,2	0,16	0,14	0,09	0,03	0,026

График АЧХ, с использованием  логарифмического  масштаба  частот:

Краткие выводы:

Частотная характеристика ПФ 2 расположена в области частот, близких к нулевой, в то время, как частотная характеристика ПФ 1 лежит в области частот, далёких от 0. Построив график для ПФ 2 с использованием  логарифмического  масштаба  частот, стало хорошо заметно, что он оказался растянутым в низкочастотной области, поэтому наблюдающийся там склон АЧХ хорошо виден.

Измерение частот среза и коэффициента прямоугольности фильтров ПФ 1 и ПФ 2

ПФ 1

Нижняя частота среза фильтра (по уровню 0.707):

f_нижн= 2540 Гц

Верхняя частота среза фильтра (по уровню 0.707):

f_верхн= 3600 Гц

Рассчитываем полосу пропускания ∆f₀ ПФ 1 по уровню 0.707:

∆f₀= 3600 – 2540= 1060 Гц

Нижняя частота среза фильтра (по уровню 0.1) :

f_нижн= 2120 Гц

Верхняя частота среза фильтра (по уровню 0.1) :

f_верхн= 4720  Гц

Аналогично рассчитываем полосу пропускания ∆f_0.1 ПФ 1 по уровню 0.1:

∆f_0.1= f_верхн - f_нижн =4720 – 2120= 2600 Гц

Рассчитываем коэффициент прямоугольности:

KП = Δf0.1 / Δf0

KП = 2.45

Рассчитываем крутизну скатов АЧХ для d1=6 дБ и d2=20 дБ :

СЛЕВА:

f(d1)= 2441 Гц

f(d2)= 2176 Гц

f0= 2800 Гц

SАЧХ СР = -0.053

SАЧХ СР [дБ/окт] = 16.11

SАЧХ СР [дБ/дек] = 80.54

СПРАВА:

f(d1)= 4000 Гц

f(d2)= 4706 Гц

f0= 2800 Гц

SАЧХ СР = 0.02

SАЧХ СР [дБ/окт] = 17.63

SАЧХ СР [дБ/дек] = 88.14

ПФ 2

Нижняя частота среза фильтра (по уровню 0.707) :

f_нижн= 102 Гц

Верхняя частота среза фильтра (по уровню 0.707) :

f_верхн= 2030 Гц

Рассчитываем полосу пропускания ∆f₀ ПФ 2 по уровню 0.707:

∆f₀= 2030– 102= 1928 Гц

Нижняя частота среза фильтра (по уровню 0.1):

f_нижн= 84 Гц

Верхняя частота среза фильтра (по уровню 0.1):

f_верхн= 2930 Гц

Аналогично рассчитываем полосу пропускания ∆f_0.1 ПФ 2 по уровню 0.1:

∆f_0.1= f_верхн - f_нижн = 2930-84= 2846 Гц

Рассчитываем коэффициент прямоугольности:

KП = Δf0.1 / Δf0

KП = 1.48

Рассчитываем крутизну скатов АЧХ для d1=6 дБ и d2=20 дБ :

СЛЕВА:

f(d1)= 95 Гц

f(d2)= 80 Гц

f0= 1000 Гц

SАЧХ СР = 0.93

SАЧХ СР [дБ/окт] = 27.54

SАЧХ СР [дБ/дек] = 137.72

СПРАВА:

f(d1)= 2250 Гц

f(d2)= 2900 Гц

f0= 1000 Гц

SАЧХ СР = 0.022

SАЧХ СР [дБ/окт] = 18.42

SАЧХ СР [дБ/дек] = 92.10

Измерение АЧХ колебательного контура

f₀=507 Гц

f, Гц	410	446	464	475	482	487	492	496	499
U, В	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09
f, Гц	516	521	526	532	541	551	568	599	729
U, В	0,09	0,08	0,07	0,06	0,05	0,04	0,03	0,02	0,01

Полоса пропускания исходя из графика:

∆f₀= 526-492=34 Гц

Добротность контура:

Q= f₀/∆f₀=507/34=14,91

Коэффициент прямоугольности:

К_п = ∆f_0,1/∆f₀= (629-410)/34=6.44

Крутизна скатов АЧХ для d1=6 дБ и d2=20 дБ :

СЛЕВА: f(d1)= 482 Гц f(d2)= 410 Гц f0= 507 Гц SАЧХ СР = -0.194 SАЧХ СР [дБ/окт] = 10.10 SАЧХ СР [дБ/дек] = 50.50

СПРАВА: f(d1)= 541 Гц f(d2)= 629 кГц f0= 507 Гц SАЧХ СР = 0.159 SАЧХ СР [дБ/окт] = 7.80 SАЧХ СР [дБ/дек] = 39.02

Вывод: в данной лабораторной работе мы исследовали АЧХ с помощью генератора и вольтметра. Изучили основные методы исследования амплитудно-частотных характеристик цепей и устройств, измерили характеристики и параметры полосовых фильтров и колебательного контура. Построили графически АЧХ (для четырехполюсного устройства − это модуль коэффициента передачи K(f)). Наш способ обеспечивает достаточно высокую точность измерений. Избавиться от возможных погрешностей можно было бы используя приборы более высокого класса точности. Основным недостатком работы была её трудоемкость и длительность.

В данной лабораторной объектом измерения послужили два полосно-пропускающих фильтра (ПФ).