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

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

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

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 :

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).