Теория электрических цепей Лабораторные работы

Лабораторная работа № 6

Пассивные линейные четырёхполюсники

1. Назначение работы

В работе рассматривается возможность определения коэффициентов четырехполюсника. Для решения этой задачи экспериментально определяются сопротивления холостого хода и короткого замыкания и по ним вычисляются коэффициенты уравнений четырёхполюсника типа А.

2. Описание установки

 Электрическая схема пассивного Т-образного четырехполюсника, коэффициенты которого мы определяем в данной работе, собирается на макетной панели NI ELVIS и состоит из двух резисторов и конденсатора.

3. Подготовка к работе

1. Нарисовать Т-образную схему симметричного резистивного четырехполюсника, составленную из двух резисторов с сопротивлениями по 100 Ом и одного с сопротивлением 50 Ом.. Рассчитать коэффициенты матрицы [A], характеристическое сопротивление и постоянную передачи. Повторить расчет для П-образной схемы симметричного четырёхполюсника.

2. Рассчитать передаточную функцию по напряжению HU Т-образного cсимметричного четырехполюсника при согласованной нагрузке и сравнить ее с величиной, обратной постоянной передачи, т.е. с 1 / . Повторить расчет для П-образной схемы симметричного четырёхполюсника.

1. Рабочее задание

Собрать схему четырехполюсника в соответствии с п. 1 подготовки к работе.

 Проделать опыты холостого хода и короткого замыкания.

 С этой целью на входные зажимы четырехполюсника подается сигнал, для чего мы их подключаем к встроенному источнику напряжения установки Function Output и к заземлению монтажной панели Ground. Для определения коэффициентов четырехполюсника необходимо измерить напряжения и токи на его входных и выходных зажимах. Для этого мы подключаем их к аналоговым каналам ввода-вывода DAQ-устройства.

 Основой нашего виртуального прибора является функция DAQmx Read (осуществляющая считывание данных согласно заданию или по определенным каналам), расположенная в палитре DAQmx-Data Acquisition. После помещения данной функции на блок-диаграмму под ее иконкой появляется меню, в котором проводится настройка функции. В нем мы производим выбор, какой сигнал считывать и каким типом данных полученный сигнал представить. Выбор осуществляется по пути Analog/Multiply Channels/Multiply Samples/Waveform. Для дискретизации 1000 значений напряжений с физических каналов DAQ-устройства необходимо подать значение 1000 на дополнительный вход number of samples per channel.

 Настройка считывания данных с указанных физических каналов осуществляется с помощью соединения входа task/channels функции DAQmx Read и предварительно настроенной функции task.

Примерный вид считанных сигналов представлен на рис. 1.

Рис. 1

 3. Определить коэффициенты четырехполюсника.

 Извлечение информации об амплитудах и фазах напряжений и токов входных и выходных зажимов анализируемого четырехполюсника осуществляется при помощи функции Extract Single Tone Information. Эта информация представляется в виде двух одномерных массивов, которые, в свою очередь, используя функцию Index Array, разбиваем на отдельные элементы и создаем  из них при помощи математической функции Polar to Complex комплексные значения напряжений и токов входных и выходных зажимов. Далее, с помощью известных математических соотношений между входными и выходными параметрами четырехполюсника, осуществляемых  посредством числовых функций среды LabVIEW, мы находим его коэффициенты: А, С – из опыта холостого хода; В, D – из опыта короткого замыкания. Ориентировочный вид матрицы коэффициентов типа А представлен на рис. 2,

Рис. 2

5. Вопросы для самопроверки

1. Какие из коэффициентов А, В, С, и D несимметричного пассивного четырехполюсника можно определить по следующим результатам измерений: а) и ; б)  и ; в)  и ; г)  и ?

2. Какие из результатов измерений предыдущего пункта можно исключить, чтобы при этом оставалась возможность определения коэффициентов А, В, С, и D симметричного четырехполюсника?

3. Можно ли по заданным коэффициентам А, В, С, и D воссоздать исходную схему несимметричного четырехполюсника?

4. Известно, что коэффициент затухания симметричного четырехполюсника а = 2 Hп. Во сколько раз U1 больше U2 ?

Характеристики и параметры реальных элементов электрических цепей постоянного тока