O’ZBEKISTON ALOQA VA AXBOROTLAShTIRISh AGENTLIGI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
ELEKTR ZANJIRLAR NAZARIYASI
FANIDAN LABORATORIYA ISHLARINI
BAJARISH UCHUN
USLUBIY QO’LLANMA
2-QISM
Maxsus fakultet,
5211800 «Maxsus yoritish texnologiyalari»,
5525500 «Audio-video texnologiyalari»,
5525700 «Ovoz yozish texnologiyalari»
yo’nalishlarida o’qiydigan talabalar uchun
TOSHKENT-2012
Tuzuvchilar: To’laganova V.A., Kozlov V.A. «Elektr zanjirlar nazariyasi
fanidan laboratoriya ishlarini bajarish uchun uslubiy qo’llanma», 2-qism. Toshkent, TATU, 2012. - 87 b.
Ushbu uslubiy qo’llanma Toshkent axborot texnologiyalari universitetida Alimxodjaev K.T., To’laganova V.A., Kozlov V.A. va Maxmadiyev G’.M. lar tomonidan 2012 yilda tayyorlangan «Elektr zanjirlar nazariyasi fanidan laboratoriya ishlarini bajarish uchun uslubiy qo’llanma», 1-qismning davomidir. Uning tarkibiga qisqa nazariy ma’lumotlar bilan ta’minlangan 9 laboratoriya ishlarini bajarishning uslublari keltirilgan.
LABORATORIYA IShLARINI BAJARISH UCHUN TAYYORLANISH, ISHLARNI BAJARISH, HISOBOTLARNI TAYYORLASh VA ULARNI HIMOYA QILISh BO’YICHA
UMUMIY KO’RSATMALAR
Ushbu uslubiy qo’llanma «Elektr zanjirlar nazariyasi» (EZN) fanining o’quv dasturi asosida Toshkent axborot texnologiyalari universiteti va uning filiallari bakalavriatura talabalari uchun tayyorlangan. Bu dasturga muvofiq, talaba laboratoriya ishlarini bajarish uchun mustaqil tayyorlangandan so’ng, u darsga kiritilishi uchun kollokviumdan o’tishi, laboratoriya ishlarini bajarishi, tajriba natijalarini tahlil qilishi, hisobotni rasmiylashtirishi va ularni himoya qilishiga 18 soat vaqt ajratilgan.
Birinchi darsga kirishishdan avval, talaba universitet va laboratoriya ichki tartib, texnika xavfsizligi qoidalarini o’zlashtirishi va ularga qat’iy amal qilishga so’z berishi haqidagi qaydnoma - jurnalga imzo chekishi shart.
Mashg’ulotlar bajarilishida 24-25 nafarli talabalar guruhi ikki nimguruhga ajratilib, har bir nimguruhga alohida raxbar - o’qituvchi tayinlanadi. Texnika xavfsizligi qoidalariga muvofiq, har bir guruh yana ikki brigadaga ajratilib, laboratoriya stendlariga birkitiladi.
Har bir laboratoriya ishi bajarilishidan avval unga tayyorlanish ishlari o’tkazilishi shart. Buning uchun talaba dars jadvali bo’yicha bajarilishi lozim bo’lgan ish muddatidan 2 - 3 kun avval ushbu laboratoriya ishiga taalluqli bo’lgan nazariy bilimlarni tegishli darsliklar yordamida chuqur o’zlashtirib olishi, uslubiy qo’llanmani mukammal o’rganib chiqishi va unda keltirilgan materiallar asosida hisobotning skeletini tayyorlashi shart. Bunday tayyorgarchiligi bo’lmagan talaba ushbu laboratoriya mashg’ulotiga kiritilmaydi. Keyingi darsga esa ushbu ishni (dars jadvalidan tashqari o’qituvchining bo’sh vaqtida) talaba qayta bajargandan va ushbu ishni bajarish uchun tayyor ekanligini ko’rganidan so’ng kiritiladi.
Elektr sxemani yig’ishdan avval, talaba mazkur ishda qo’llaniladigan elektr jihozlari va o’lchov asboblari bilan tanishib chiqishi shart.
Tajriba bajarish uchun ruxsat olgan talabalar o’zlariga ajratilgan zanjir varianti uchun elektr zanjirining ishchi sxemasini tuzadilar va zanjir elementlarining parametrlarini aniqlaydilar. O’qituvchiga natijalar ko’rsatilib, undan ruxsat olinib, laborantdan o’tkazgichlar komplekti olinadi va o’rganilayotgan sxemani qurishga kirishiladi. Yig’ilgan sxema o’qituvchi tomonidan tekshiriladi va uning ruxsatidan so’ng tajriba ishlari boshlanadi. Tajriba natijalarini har bir talaba o’z hisobotiga yozib oladi.
Elektr zanjirini manba kuchlanishiga ulash faqat o’qituvchining ruxsati va uning ishtirokida bajariladi.
Ishning ma’lum bosqichlarini bajargandan so’ng sxemani yig’ishtirish va yangisini qurish faqat avvalgi bosqich tajriba ishlari natijalari bilan o’qituvchini tanishtirib, uning ruxsatini olgandan so’ng bajariladi.
Har bir bajarilgan laboratoriya ishi bo’yicha avvaldan tayyorlangan hisobot skeleti to’ldiriladi. Hisobot A4 format oq qog’ozning bir tomonida standart (Konstruktorlik xujjatlarini tayyorlashning yagona tizimi) asosida yoziladi. Hisobotning titul varag’i ilovada keltirilganidek tuziladi va unda barcha imzolar, bajarilgan va himoya qilingan sana bo’lishi shart.
Hisobotda quyidagi qismlar bo’lishi shart:
- ishni bajarishdan maqsad;
- dastlabki hisoblashlar uchun zarur bo’lgan berilgan qiymatlar;
- elektr zanjiri tavsifilarini hisoblash;
- tekshirilayotgan zanjirlar sxemalari;
- hisoblashlardagi zaruriy ifodalar;
- hisoblangan va o’lchangan qiymatlar keltirilgan jadvallar;
- olingan natijalarning tahlili;
- grafiklar, diagrammalar;
- ish bo’yicha xulosalar.
Sxema va grafiklar (M yumshoqlikdagi) qalamda chizish asboblari yordamida Davlat standarti asosida quriladi. Grafiklar katak qog’ozga chiziladi. Bir koordinata tizimida birnecha egri chiziqlarni keltirish mumkin, biroq bunda asosiy shkalalarga parallel qilib qo’shimcha shkalalar chizish zarur. Koordinata o’qlariga o’zgaruvchi qiymatlar ma’lum masshtabda va o’lchov birliklarida, aksariyat, noldan boshlab qo’yiladi. Abstsissa o’qiga mustaqil o’zgaruvchi qiymat qo’yiladi. Grafiklarda nazariy va eksperimental olingan egri chiziqlar bir-biridan ajrata olish darajasida keltirilishi zarur. Talabalar bu egri chiziqlarning farqlari sabablarini tushintira bilishlari shart.
Laboratoriya ishi tugagandan so’ng ish joyi tartibga keltirilgan bo’lishi shart. Ulash o’tkazgichlari komplekti ehtiyotlik bilan saralanib, laborantga topshirilishi shart.
Hisobotlarni to’ldirib, eksperimental qiymatlarni taqdim etgan va o’qituvchi tomonidan imzolangandan so’ng ish bajarildi, deb hisoblanadi. Hisobotlar barcha talablar asosida bajarilib, natijalar to’g’ri xulosalanib, o’qituvchi tomonidan berilgan nazorat savollariga to’g’ri javoblar keltirilgandan so’ng, hisobot topshirilgan bo’ladi.
Agar talaba laboratoriya ishiga tayyorlanmagan bo’lsa, yoki avvalgi ishining hisobotini himoya qilmagan bo’lsa, u navbatdagi laboratoriya ishiga kiritilmaydi.
9-LABORATORIYA ISHI
Ishning maqsadi - kirish signalining ko’rinishlari turlicha bo’lgan passiv va aktiv differentsiallovchi zanjirlarni nazariy va tajriba yo’llari bilan tekshirish.
1. Nazariy ma’lumotlar
Differentsiallovchi zanjir (DZ) deb shunday to’rtqutblikka (TQ) aytiladiki, ularning chiqishidagi kuchlanishning funktsiyasi kirish kuchlanishi hosilasiga teng bo’lsin. Bunda a - o’zgarmas koeffitsient.
a - DZning umumiy belgilanishi; b - passiv RC-DZ va v - passiv RL-DZ.
9.1-rasm. Differentsiallovchi zanjirlar:
Amaliyotda passiv va aktiv DZlar mavjud. Oddiy ikki elementli RC- va RL-zanjirlar (9.1, a va b-rasmlar) ma’lum shartlar bajarilishi bilan passiv DZlar deb qaralishi mumkin. Ushbu shartni qanoatlantiruvchi RC-zanjirlar (9.1,b-rasm) ancha keng qo’llanadi. Ular kirish qismi uchun Kirxgofning ikkinchi qonuni quyidagicha yoziladi
.
Shunda qarshilikdagi kuchlanishlar pasayuvi sig’im kuchlanishidan ancha kichik uR<<uC bo’lsa, u holda
(9.1)
bo’ladi, bunda τ = RC – zanjirning vaqt doimiysi deyiladi.
Bundan ko’rinadiki, RC-zanjir uR<<uC bo’lganda, va zanjirning vaqt doimiysi τ signal davomiyligi ti dan ancha kichik τ<<ti bo’lganda differentsiallovchi zanjir bo’lar ekan.
Barqaror rejimdagi garmonik ta’sir uchun RC-zanjir (9.1,b-rasm) kompleks uzatish funktsiyasi quyidagicha bo’ladi:
(9.2)
Bunda bo’lgandagi RC-DZning kompleks uzatish funktsiyasi quyidagicha bo’ladi:
(9.3)
bunda zanjirning AChTdir;
esa, zanjirning FChT.
Passiv RC-DZning kamchiligi shundaki, barcha talablarga javob beruvchi differentsiallash amalini bajarish uchun juda kichik vaqt doimiysi τ = RC bo’lishi talab etiladi, oqibatda, sig’im S ning miqdori juda kichik bo’lishiga, differentsiallanuvchi singalning katta kuchsizlanishiga va katta xatoligiga olib keladi.
Operatsion kuchaytirgichli (OK) aktiv DZ ancha kichik differentsiallash xatosiga ega (9.2,a-rasm).
Printsipial sxemasi - a) va operator sxemasi - b)
Operator uzatish funktsiyasini almashtirish sxemasidan (9.2,b-rasm) olamiz
(9.4)
bunda OKning kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti;
DZ shoxobchalari operator o’tkazuvchanligi.
OKli aktiv RC-DZning operatsion uzatish funktsiyasi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi
(9.5)
9.2,a-rasmda keltirilgan zanjirning tavsifiy tenglamasi
Bu tavsifiy tenglamaning ildizi quyidagicha aniqlanadi
Agar bo’lsa, aktiv differentsiallovchi RC-zanjirning vaqt doimiysi
aktiv DZnikidan (9.3) faqat ishorasi «minus» bilan farq qiladi. Bunga sabab inversiyali (elementlari o’rni o’zgartirilgan) OK ishlatilganligidir.
Shuni ta’kidlash zarurki, OKli aktiv DZ (9.2,a-rasm) kuchlanishning kuchaytirish koeffitsienti juda katta (μq105-106) va OKning kirish qarshiligi yuqori (Rvxq1…3 MOm) bo’lishi sharti sababli uning shovqindan himoyasi past bo’lganligi uchun amaliyotda ishlatilmaydi.
DZning chiqishidagi signal shaklini aniqlash zarur bo’lganda uning kirish klemmalaridagi signaldan vaqt bo’yicha olingan hosilaga mos keluvchi grafikni chizish zarur. Buning uchun, kirish kuchlanishi grafigining bir nechta nuqtalariga urinma o’tkazib, ular og’ish burchaklari tangensiga proportsional bo’lgan oniy qiymatlar grafigini chizish kerak.
Bunday grafiklar namunasi 9.3-rasmda keltirilgan.
Vaqt doimiysi t qRC qiymatlari turli bo’lgan passiv DZ (9.1-b rasm) kirishiga bir qutbli to’g’ri burchakli impulslar davriy ketma-ketligi ko’rinishidagi kuchlanish u1 berilgandagi chiqish klemmasi kuchlanishlari u2 9.4-rasmda keltirilgan.
9.4-rasm. S=50 nF va R = (0,5; 1; 1,5; 2) kΩ, U =1 V va f =1 kHz bo’lgandagi DZning kirish u1 va chiqish u2 kuchlanishlari vaqt diagrammalari
Birinchi holda DZ to’g’ri burchakli impulslarni qisqa bipolyar impulslarga aylantirish uchun xizmat qiladi. Ikkinchi holda DZ ajratuvchi zanjir bo’lib xizmat qiladi.
2. Dastlabki hisoblashlar
2.1. Berilgan boshlang’ich ma’lumotlar varianti (9.1-jadval) asosida quyidagilarni hisoblang:
a) vaqt doimiysi ni, bunda fq2kHz, τq1G’10·20000)q5·10-5 s.
b) rezistor qarshiligi RqtG’Cni, Cning qiymati 9.1-jadvaldan olinadi.
Var. ¹ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
S, nF |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
50 |
60 |
70 |
80 |
100 |
2.2. Agar kirishdagi kuchlanish:
a) sinusoidal;
b) to’g’ri burchakli impulslar ketma-ketligi ko’rinishida;
v) uchburchak shaklidagi bipolyar impulslar bo’lsa, ideal DZ (9.2-rasm) chiqishidagi kuchlanishning taxminiy ko’rinishini chizing.
3. Ishni bajarish tartibi
3.1. Kirishida sinusoidal kuchlanishi bo’lgan passiv
differentsiallovchi RC-zanjining tadqiqoti
3.1.1. 9.5-rasmda keltirilgan sxemani yig’ing.
ossillograf fazometr
9.5-rasm. Passiv differentsiallovchi
RC – zanjirning tadqiqoti sxemasi
3. 1.2. Dastlabki hisobda olingan R qarshilikning qiymatini o’rnating. Garmonik (sinusoidal) kuchlanish generatori G1 ni va ostsillografni yoqing. Generator G1 chastotasini va chiqishdagi kuchlanishni o’rnating.
Ostsillografning «razvertkasi», sinxronizatsiyasi va kuchaytirish tezligini sozlash yo’li bilan kirish kuchlanishi u1 va chiqish kuchlanish u2 ning ostsillogrammalarini tekshirish uchun qulay bo’lishi va qo’zg’almasligiga erishing. Ostsillograf ekranidan (katak qog’ozga) kirishdagi u1(t) va chiqishdagi u2(t) kuchlanishilarning ostsillogrammalarini chizib oling. V1 va V2 voltmetrlar yordamida D3ning kirishidagi va chiqishidagi kuchlanishlarning ta’sir qiymatlarini o’lchang. Fazometr yordamida kirish va chiqish kuchlanishlar orasidagi faza φ burchagini o’lchang. O’lchov natijalarini 9.2-jadvalga kiriting. Kirishdagi va chiqishdagi kuchlanishlar orasidagi fazalar farqiga e’tibor bering. Sifatli differentsiallashda bu fazalar farqi 900 ga yaqin.
3.1.3. Rezistor R ning qarshiligini 5 marta kamaytiring. Bunda chiqishdagi kuchlanish qiymati kamayadi, differentsiallash sifati ortadi. Kirishdagi va chiqishdagi kuchlanishlarning ostsillogrammalarini chizing. V1 va V2 voltmetrlar va fazometrning ko’rsatkichlarini 9.2-jadvalga kiriting.
3.1.4. Hisoblangan qarshilik R ning qiymatini 5 marta kamaytiring, kirishdagi va chiqishdagi kuchlanishlarning ostsillogrammalarini chizib oling. V1, V2 voltmetrlar va fazometrning ko’rsatishlarini 9.2-jadvalga kiriting.
9.2-jadval
|
R, kΩ |
U1, V |
U2, V |
U2G’U1 |
φ q ψA- ψVq ψu2- ψu1, grad |
RG’5 |
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
5R |
|
|
|
|
|
3.2. Kirish kuchlanishi to’g’ri burchakli impulslarning
davriy ketma-ketligi ko’rinishida bo’lgan passiv
differentsiallovchi RC-zanjir tadqiqoti
ossillograf
3.2.1. Sxemasi
9.6-rasmda keltirilgan zanjir chizmasini chizing.
3.2.2. Sxema kirishiga to’g’ri burchakli impulslarning musbat ketma-ketligi generatorini ulang. Generator “DLIT” rezistori yordamida o’zgartiriluvchi, 200 mks.dan 1000 mks. gacha bo’lgan oraliqda, uzunligi bo’lgan to’g’ri burchakli musbat impulslarni ishlab chiqaradi. Impulslar amplitudasi oraliqda sozlanadi. Generatorning chiqish qarshiligi 5,0 Om. Generator chiqishi 30 sekunddan ko’p bo’lmagan vaqtga qisqa tutashuvdan himoyalangan.
3.2.3. Generator chiqishida davomiyligi (kFz chastotaga mos keladi) va amplitudasi bo’lgan kuchlanishni o’rnating.
3.3. Kirish kuchlanishi bipolyar arrasimon impulslarning
davriy ketma-ketligi ko’rinishida bo’lgan passiv
differentsiallovchi RC-zanjir tadqiqoti
3.3.1. 9.6-rasmdagi sxemada musbat to’g’ri burchakli impulslar kuchlanishi manbaini bipolyar arrasimon impulslar kuchlanishi manbai bilan almashtiring. Natijada 9.7-rasmda keltirilgan sxema hosil bo’ladi.
ossillograf
9.7-rasm. Musbat bipolyar uchburchakli kuchlanish
ta’siridagi RC-DZ tadqiqotining sxemasi
Bu generator 0 ga nisbatan simmetrik arrasimon kuchlanishni ishlab chiqaradi. U 1,5 kuchlanishli sozlanmaydigan amplitudaga ega.
Arrasimon kuchlanishning qiyaligi o’zgaruvchan rezistor «DLIT» yordamida o’zgartiriladi. Genratorning chiqish qarshiligi 1000 Ω. Chiqish klemmalari qisqa tutashuvdan chegaralanmagan davomiylikda himoyalangan. Manbaning ichki qarshiligini hisobga olish uchun R qarshilik dastlabki hisob natijasida olingan qarshilikdan 1000 Ω ga kichik bo’lishi kerak. Ostsillograf ekranidan D3 kirishidagi va chiqishidagi kuchlanish grafiklari u1(t) va u2(t)ni 3.1 bandda ko’rsatilgan 3 ta R-1000 qarshilik qiymatlarida chizib oling.
3.4. Qo’shimcha topshiriq
Aktiv differentsiallovchi RC-zanjir tadqiqoti
9.6-rasmda keltirilgan sxemani yig’ing. Sig’im S va qarshilik R ning qiymatlarini dastlabki hisoblash natijalaridan oling.
ossillograf
Manbadan kelayotgan kirishidagi sinusoidal kuchlanishi G1 U1q0,5V bo’lgan aktiv DZning kirish va chiqish kuchlanishlari tasvirini ostsillograf ekranidan chizib oling. Bunda har gal teskari bog’lanishdagi R qarshilikning qiymati 2 martadan oshiriladi yoki kamaytiriladi. Yuqoridagi R ning barcha o’zgartirilishlarida aktiv DZ-zanjirning chiqish kuchlanishlari shakli o’zgarmasligiga va kirish va chiqish kuchlanishlari orasidagi faza burchaklari 900 bo’lishiga e’tibor berish zarur.
4. Tadqiqot natijalarini qayta ishlash
4.1. D3ning kirishidagi u1 va chiqishidagi u2 kuchlanishlar grafiklarini taqqoslang.
4.2. Barcha xolatlar uchun differentsiallash sifati koeffitsientini QqTG’t hisoblang. Bunda Tq1G’f; fq2 kHz. Barcha grafiklarda ning qiymatlarini ko’rsating.
4. Hisobotning tarkibi
4.1. Ishning nomi va maqsadi.
4.2. Tekshirilayotgan zanjirlar sxemalari va elementlarining parametrlari.
4.3. Dastlabki hisoblash natijalari.
4.4. Tekshirilayotgan zanjir kirishidagi va chiqishidagi kuchlanish grafiklari.
4.5. O’lchov va hisob natijalari bo’yicha xulosalar.
6. Nazorat savollari
6.1. DZ kirishiga to’g’ri burchakli impulslar ketma-ketligi shaklidagi u1 kirish kuchlanishi ulangan.
Differentsiallash sifati bilan chiqishdagi signal orasida moslikni aniqlang.
Differentsiallash sifati: Chiqishdagi signal:
1.Ideal
2.Qoniqarli
3.Qoniqarsiz
Javob variantlari:
A) 1-a;2-b;3-d. B) 1-d;2-v;3-g. V) 1-b;2-v;3-g. G) 1-b;2-a;3-d. D) 1-g;2-d;3-a.
6.2. Quyida keltirilgan impulslarni CR-DZda qoniqarli differentsiallash uchun zarur bo’lgan t ning qiymatini tanlang
impuls DZ
sxemasi
A); B); V); G) ; D).
6.3. Qoniqarli differentsiallashni ta’minlaydigan kirish impulsi uzunligi tu bilan quyidagi zanjir vaqt doimiysi τ q RC orasidagi
bog’lanish qiymatini ko’rsating.
Javoblar: A) RC< tu. B) RC<< tu. V) RCq tu.
G) RC> tu. D) RC>> tu.
6.4. Davri Tq5 va davomiyligi tuq2,5ga teng bo’lgan to’g’ri burchakli impulslar ketma-ketligi kiruvchi kuchlanish sifatida berilgan, RL-zanjir differentsiallovchi bo’lishini ta’minlaydigan t q RL qiymatini ko’rsating.
Javoblar variantlari:
A.; B.; V.; G. ; D.
6.5. Agar Rq1kΩ bo’lsa, kirish kuchlanish P-simon (Tq2, tuq1) bo’lgan RL- zanjiri differentsiallovchi bo’lishi uchun zarur bo’lgan L ning qiymatini ko’rsating.
P-simon kirish kuchlanishi RL- zanjiri
Javoblar variantlari:
A. 1Hn; B. 10 Hn; V. 0,5 Hn; G. 10mHn; D. 0,2 Hn.
6.6. Kirish kuchlanish u1 sinusoidal (davri Tq2) bo’lgan RL-zanjiri differentsiallovchi bo’lishi uchun induktivlik qiymati Lq20 mHn bo’lgandagi Rning qiymatini ko’rsating.
Javoblar variantlari:
A) 1 Ω; B) 10 Ω; V) 1 kΩ; G) 20 Ω; D) 15 Ω.
6.7. Ushbu u1 signal ideal differentsial-langanda chiqish kuchlanishi u2 ning grafigini ko’rsating.
Javoblar variantlari:
A) a-rasmdagidek; B) b-rasmdagidek;
V) v-rasmdagidek; G) g-rasmdagidek; D) barcha rasmdagidek.
6.8. RC-zanjir qarshiligi Rq10 kΩ va sig’imi Sq1 nF bo’lsa, zanjir kirish u1 kuchlanishining quyida berilgan qanday shakllarida signal differentsiallanmaydi?
6.9. Qarshiligi Rq10 kΩ va sig’imi Sq1 nF bo’lgan RC-zanjir kirish u1 sinusoidal kuchlanishi davrining qanday qiymatlarida signal eng yuqori sifat bilan differentsiallanadi?
Javoblar variantlari:
A) Tq1 mks; B) Tq1 ms; V) Tq10 mks; G) Tq5 mks; D) Tq1 s.
6.10. Ideal DZning kirish kuchlanishi u1 rasmda keltirilgandek bo’lsa, chiqish kuchlani-shining u2 shaklini aniqlang.
Javoblar variantlari:
10-LABORATORIYA ISHI
Ishning maqsadi: -passiv va aktiv integrallovchi zanjirlarning (IZ) amaliyotda uchraydigan sxemalarini o’rganish;
-IZning har xil kirish kuchlanishlari va elementlari parametrlarida zanjir chiqishidagi signallar shakllarini eksperimental tekshirish.
1. Nazariy ma’lumotlar
Zamonaviy telekommunikatsion tizimlari, impuls texnikasi, hisoblash texnikasi va boshqa sohalarda shunday chiziqli elektr zanjirlari (ChEZ) keng qo’llaniladiki, ularning chiqish klemmalaridagi u2(t) signallar ularning kirishi kuchlanishidan u1(t) olingan integralga proportsional bo’ladi
,
bunda - proportsionallik koeffitsienti.
Bunday ChEZ integrallovchi zanjirlar deb ataladi.
Aksariyat ketma-ket ulangan rezistor va kondensatordan (10.1,a-rasm) iborat bo’lgan passiv IZ qo’llaniladi. Chiqish kuchlanishi u2 kondensator S dan olinadi.
10.1-rasm. Passiv IZ sxemalari: a) RC-zanjir; b) RL-zanjir
. (10.1)
IZning tavsifiy tenglamasi
bitta ildizga teng
bunda
τ q RC - zanjirning vaqt doimiysi.
Qoniqarli integrallashni amalga oshirish uchun zanjirning integrallash doimiysi impuls davomiyligidan juda katta bo’lishi zarur, ya’ni
tqRC>>ti,
bunda ti – kirish signalining davomiyligi.
Vaqt doimiysi t q RC yoki t q L G’R qancha katta bo’lsa, integrallash aniqligi shuncha yuqori bo’ladi. Ammo, vaqt doimiysi juda ham katta bo’la olmaydi, chunki bunda chiqish kuchlanishi juda kichik qiymatga aylanadi. 10.2-rasmda IZning kirish klemmalariga to’g’ri burchakli musbat ishorali yakki kuchlanish (10.2,a-rasm) va bipolyar to’g’ri burchakli signal (10.2,b,v-rasm) berilgandagi kirish u1 va chiqish u2 signallarining grafiklari keltirilgan.
10.2-rasm. Passiv va aktiv integrallovchi zanjir kirish u1 va chiqish u2 kuchlanishlari diagrammalari
Kompleks shakldagi kuchlanini integrallashga kompleks kuchlanishning jw qiymatga bo’linishi mos keladi, shuning uchun ixtiyoriy to’rtqutblik quyidagi ifoda shartini bajarsa, u integrallovchi zanjir bo’ladi
U2(jω)≈U1(jω)G’jw
yoki, boshqacha shaklda keltirganda
H(jw)U2(jω)G’U1(jω)q1G’jw q (1G’ω) exp(-90 0).
10.1,a-rasmdagi zanjir uchun
(10.2)
Demak, ideal IZ H(w)1G’w amplituda-chastotaviy tavsifiga ega bo’lishi yoki
wRC>>1 yoki f >>(1G’2)pRCq(1G’2)ptqf0 G’2π (10.3)
tengsizlik bajarilishi zarur.
10.3-rasm. Passiv integrallovchi RC-zanjirlarning AChT
(Rq100 kΩ, Cq50 nF, τq5ms., f0 q1G’τ q200Hz)
Integrallovchi RC-zanjir FChTdan (10.1,a-rasm) shu ko’rinadiki, f q f0 q q 1G’ τ q 1G’RCq200 Hz. chastotada va kuchlanishni uzatish koeffitsienti H(f0) q qU2G’U1q0,155 bo’lganda kirish va chiqish kuchlanishlari orasidagi fazalar farqi φ(f0) q 80, chastota ikki marta f q 2f0 q 400 Hz. ortgandagi va kuchlanishni uzatish koeffitsienti H(2f0) qU2G’U1q0,08 bo’lgan holatda fazalar farqi φ(2f0) q 850 va integrallash sifati anchagina yuqori. Kuchlanishning o’n marta kuchsizlanishi esa chastota fq300 Hz.da va fazalar farqi φ q 830 bo’lganda ko’riladi. Bundan shunday xulosa chiqarish mumkinki, berilgan passiv integrallovchi RC-zanjirda berilgan chastota f uchun vaqt doimiysi t ni aniqlash uchun ikkinchi variantni tanlaymiz. Buning uchun
f q 2f0q2G’τ,
undan t q 2G’fq2T. (10.4)
Ushbu holatda IZning chiqishidagi kuchlanish kirishdagiga nisbatan U1 G’U2 q 12,5 marta kichik bo’ladi.
IZlarni kirish signallariga nisbatan davomiyligi kattaroq va frontining qiyaligi kichikroq bo’lgan chiqish signallarini olish uchun ishlatiladi. Bunday zanjirlar turli funktsiyalarni bajaradi. Masalan, impuls shovquni ta’sirini kamaytirish imkonini beradi, uzunligi bo’yicha farq qiladigan signallarni amplitudasi bo’yicha farq qiladigan signallarga aylantirib beradi va h.k. Qisqa impulslar ta’sir qilganda kondensator to’liq zaryadlanishga ulgurmaydi, davomiyligi katta bo’lgan ta’sirda esa – ulguradi, shu sababli zanjir chiqishidagi kuchlanishlar orasida farq yuzaga keladi. (10.3-rasm).
Passiv IZlar kichik aniqlikka ega bo’lishi sababli, analog texnikasi amaliyotida invertorlovchi operatsion kuchaytirgich (OK) va RC-zanjirlar asosida qurilgan aktiv integrallovchi zanjirlar (AIZ) qo’llaniladi.
Invertorlovchi OK asosida qurilgan IZning printsipial sxemasi 10.4-rasmda keltirilgan.
10.4-rasm. OK asosidagi aktiv IZ sxemasi
10.5-rasm. IZ yordamida amplitudali modulyatsiyalangan to’g’ri burchakli impulslarning o’ramasini ajratib olish
ARC integratorning operatsion uzatish funktsiyasi (10.3-rasm) quyidagi ko’rinishda bo’ladi
(10.5)
m>>1 va p1 »1G’mt quyidagi ildizlarga ega
p1q -1G’(1Qm)RCq-1G’(1Qm)t.
Bundan shuni ko’rish mumkinki, OKni qo’llash natijasida vaqt doimiysi m marta ortar ekan, ya’ni
taq1G’| p1| » mt.
OKda m ning qiymati birnecha ming birlikni tashkil etganligi sababli, passiv IZ ma’lum aniqlikda bajarilayotgan integralanish oralig’i, OK qo’llaganda keskin ortadi.
Bunday IZning chiqish klemmalaridagi kuchlanish quyidagi ifoda bilan anqlanadi
(10.6)
Tenglamaning o’zgarmas tashkil etuvchisi uC(0) – sig’imdagi boshlang’ich kuchlanish bo’lib, tq0 dagi boshlang’ich shartni ifodalaydi. Maxsus usullar yordamida ixtiyoriy boshlang’ich shartlarni amalga oshirish mumkin. Bundan buyon uC(0) q 0 deb qabul qilamiz.
Agar kirish kuchlanishi o’zgarmas bo’lsa, chiqish kuchlanishi quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi
(10.7)
ya’ni chiqish signali vaqt bo’yicha chiziqli ortib boradi (10.2,a-rasm). Shuning uchun ko’rilayotgan sxema chiziqli ortayotgan, chiziqli pasayyotgan yoki arrasimon kuchlanishlar uchun yaroqli bo’ladi (10.2,b-rasm).
2. Dastlabki hisoblashlar
Kirishiga amplitudasi U q 1V, davomiyligi tiq250ms. bo’lgan to’g’ri burchakli impulslarning davriy ketma-ketligi (10.2-rasm) ta’siridagi passiv RC-zanjir (10.2,a-rasm)chiqishidagi kuchlanishni hisoblang. Sig’im qiymatini 10.1,a-jadvaldan tanlang.
Var. ¹ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
S, nF |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
50 |
60 |
70 |
80 |
100 |
Agar fq2kHz., , va Sq50 nF bo’lsa, qarshilik Rning qiymati (10.4) shartdan aniqlanadi
RC-zanjir (10.1,a-rasm) chiqish kuchlanishi vaqt oralig’ida quyidagi ifoda yordamida hisoblanadi
uvo’x q U(1- exp(-tG’τ)).
Vaqt t > ti bo’lganda passiv RC-zanjir chiqish kuchlanishi quyidagi ifoda yordamida hisoblanadi
Hisoblash natijalari 10.1-jadvalga kiritiladi
10.6-rasm. Musbat to’g’ri burchakli impulslar ketma-ketligi
shaklidagi kirish kuchlanishining grafigi
Dastlabki hisoblashlar natijalari
10.1-jadval
t |
0 |
0,2 tu |
0,4 tu |
0,6 tu |
tu |
1,2 tu |
1,4 tu |
1,6 tu |
2 tu |
t, ms. |
0 |
50 |
10 |
150 |
250 |
300 |
350 |
400 |
500 |
u2, V (ris.10.2,a) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u2, V (ris.10.4) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Hisoblashlar natijalari bo’yicha RC- integrallovchi zanjir kirish va chiqish kuchlanishlari grafigini chizing.
3. Ishni bajarish tartibi
3.1. Sinusoidal kuchlanish bo’lgandagi passiv RC-zanjir tadqiqoti
3.1.1. 10.7-rasmda keltirilgan sxema bo’yicha zanjirni yig’ing.
10.7-rasm. Integrallovchi passiv RC-zandir tadqiqoti sxemasi
3.1.2. Rezistor R qarshili qiymatini dastlabki hisoblashlarda aniqlangandan 600 Ω. miqdorga kamroq qilib o’rnating. Bu kamaytirish G2 garmonik kuchlanishlar generatori ichki qarshiligini (uning miqdori 600 Ω.ga teng) e’tiborga olish uchun zarurdir. G2 garmonik (sinusoidal) kuchlanishlar generatorini ostsillografga ulang. G2 generator kuchlanishini i U1q5V, chastotasini fq2 kHz. Qiymatlariga o’rnating. Ostsillografning «razvertkasi», sinxronizatsiyasi va kuchaytirish tezligini sozlash yo’li bilan kirish kuchlanishi u1 va chiqish kuchlanish u2 ning ostsillogrammalarini tekshirish uchun qulay bo’lishi va qo’zg’almasligiga erishing. Ostsillograf ekranidan (katak qog’ozga) kirishdagi u1(t) va chiqishdagi u2(t) kuchlanishilarning ostsillogrammalarini chizib oling. V1 va V2 voltmetrlar yordamida I3ning kirishidagi va chiqishidagi kuchlanishlar ta’sir qiymatlarini o’lchang. Fazometr yordamida kirish va chiqish kuchlanishlar orasidagi faza φ burchagini o’lchang. O’lchov natijalarini 10.2-jadvalga kiriting. Kirishdagi va chiqishdagi kuchlanishlar orasidagi fazalar farqiga e’tibor bering. Sifatli integrallashda bu fazalar farqi 900 ga yaqin.
3.1.3. Rezistor R ning qarshiligini 5 marta kamaytiring. Bunda chiqishdagi kuchlanish qiymati ortadi, integrallash sifati pasayadi. Kirishdagi va chiqishdagi kuchlanishlarning ostsillogrammalarini chizing. V1 va V2 voltmetrlar va fazometrning ko’rsatkichlarini 10.2-jadvalga kiriting.
3.1.4. Hisoblangan qarshilik R ning qiymatini 5 marta ko’paytiring, kirishdagi va chiqishdagi kuchlanishlarning ostsillogrammalarini chizib oling. V1, V2 voltmetrlar va fazometrning ko’rsatishlarini 10.2-jadvalga kiriting.
10.2-jadval
|
R, kΩ |
U1, V |
U2, V |
U2G’U1 |
φ q ψA- ψVq q ψu2- ψu1, grad |
RG’5 |
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
5R |
|
|
|
|
|
3.2. Kirish kuchlanishi to’g’ri burchakli impulslarning
davriy ketma-ketligi ko’rinishida bo’lgan passiv
integrallovchi RC-zanjir tadqiqoti
3.2.1. Sxemasi 10.8-rasmda keltirilgan zanjir chizmasini chizing.
10.8-rasm. Impulsli ta’sir ostidagi RC-I3 sxemasi tadqiqoti
3.2.2. Sxema kirishiga to’g’ri burchakli impulslarning musbat ketma-ketligi generatorini ulang. Generator “DLIT” rezistori yordamida o’zgartiriluvchi, 200 mks.dan 1000 mks. gacha bo’lgan oraliqda, davomiyligi bo’lgan to’g’ri burchakli musbat impulslarni ishlab chiqaradi. Impulslar amplitudasi oraliqda sozlanadi. Generatorning chiqish qarshiligi 5,0 Ω. Generator chiqishi 30 sekunddan ko’p bo’lmagan vaqtga qisqa tutashuvdan himoyalangan.
3.2.3. Generator chiqishida davomiyligi (kFz chastotaga mos keladi) va amplitudasi bo’lgan kuchlanishni o’rnating. 3.1 bandda bajarilgan tajriba ishlaridagiga o’xshash eksperimental tadqiqotlarni o’tkazing.
3.2.3. Generator chiqishida davomiyligi (kFz chastotaga mos keladi) va amplitudasi bo’lgan kuchlanishni o’rnating.
3.3. Issledovanie passivnoy integriruyuhey RC-tsepi
pri vxodnom napryajenii v vide periodicheskoy posledovatelnosti
bipolyarno’x piloobrazno’x impulsov
3.3.1. 10.8-rasmdagi sxemada ko’rsatilgan to’g’ri burchakli musbat impulslar kuchlanish manbai o’rniga bipolyar arrasimon impulslar kuchlanishining manbaiga almashtiramiz. Natijada 10.9-rasmda keltirilgan sxema hosil bo’ladi.
10.9-rasm. Arrasimon bipolyar impulslar davriy ketma-ketligi ta’siri ostidagi RC-IZ sxemasi tadqiqoti
Bu generator koordinata boshiga nisbatan simmetrik, amplitudasi 1,5V, sozlanmaydigan arrasimon u1(t) kuchlanish ishlab chiqaradi. Arrasimon kuchlanishning tikligi «DLIT» o’zgaruvchan rezistor yordamida o’zgartiriladi. Generatorning chiqish qarshiligi 1000 Ω. Chiqish klemmalari qisqa tutashuvdan davomiyligi chegaralanmagan holda himoyalangan. Manbaning ichki qarshiligini hisobga olish uchun R qarshilik dastlabki hisobda olingandagiga nisbatan 1000 Ω kichik bo’lishi lozim. Ostsillograf ekranidan IZ kirishidagi u1(t) va chiqishidagi u2(t) kuchlanishlar grafiklari Rq1000Ω qarshilikning 3.1 – bandda ko’rsatilgan uchta qiymati uchun chizib oling.
4. Hisobotning tarkibi
4.1. Ishning nomi va maqsadi.
4.2. Tekshirilayotgan zanjirlar sxemalari.
4.3. 10.1-jadval va grafigi shaklidagi dastlabki hisoblash natijalari.
4.4. O’lchovlar sxemalari.
4.5. Tekshirilayotgan zanjir kirishidagi va chiqishidagi kuchlanishlar grafiklari.
4.6. O’lchov va hisob natijalari bo’yicha xulosalar.
5. Nazorat savollari
5.1. Elektr integrallovchi zanjir deb nimaga aytiladi?
5.2. Passiv integrallovchi zanjir sxemasini tasvirlang va u o’zining funktsiyasini yaxshi bajaradigan shartini yozing.
5.3.Operatsion kuchaytirgichda soddalashtirilgan aktiv integrallovchi zanjir sxemasini tasvirlang va uning hossalari ni tushintiring.
5.4. IZda qoniqarli integrallash uchun t qiymaimnm tanlang.
|
5.5. Agar Rq1 kΩ bo’lsa, zanjir qoniqarli integrallovchi bo’lishi uchun 5.4 savol b-sxemasi RC-zanjiridagi S sig’imning qiymatini aniqlang.
Javob variantlari: A) 10 µF; B) 10 nF; V) 1 nF; G) 1µF; D) 100 nF.
5.6. Induktivligi Lq20 mHn bo’lgan RL-zanjirga davri Tq1 ms. bo’lgan sinusoidal kirish kuchlanishi berilganda zanjir integrallovchi bo’lishi uchun R ning qiymatini qancha bo’lishi zarur?
Javob variantlar: A) 100Ω; B) 2Ω; V) 20Ω; G) 1kΩ; D) 2kΩ.
5.7. Soddalashtirilgan passiv integrallovchi zanjirni ko’rsating.
11-LABORATORIYA ISHI
TESKARI BOG’LANISHLI ZANJIRDA OPERATSION KUCHAYTIRGICHNI TEKSHIRISH
Ishning maqsadi:- operatsion kuchaytirgich (OK) asosida qurilgan tashqi chuqur manfiy teskari bog’lanishli (MTB) invertorlovchi va invertorlamaydigan kuchaytirgichlar tadqiqoti;
- OK li invertorlovchi jamlagich ishining tadqiqoti;
- OK ning komparator sifatida ishlashini tekshirish.
1. Nazariy ma’lumotlar
Operatsion kuchaytirgichlar (OK) - o’zida analogli kuchaytirgich xususiyatlarining afzalliklarini jamlagan, eng ko’p tarqalgan kuchaytiruvchi integral mikrosxema (IMS) hisoblanadi. Ikkita kirish va bitta chiqishga ega bo’lgan, kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti katta, hamda kirish qarshiligi katta, chiqish qarshiligi kichik bo’lgan o’zgarmas tokli differentsial kuchaytirgichni (O’TK) OK deb atash qabul qilingan. Odatda, uning natijaviy tavsiflarini aniqlovchi tashqi chuqur manfiy teskari boshlanishli (MTB) OK qo’llanadi.
11.1,a-rasmda OKning shartli grafik belgilanishi keltirilgan. 1-kirishga kuchlanish signali berilganda, chiqishda kuchlanish olinadi. 2-invertorlovchi kirishga kuchlanish signali berilganda, OK ning chiqishida kuchlanish olinadi.
Real OKlarning hossalari bo’lgan ideal OKlarning hossalariga yaqinlashadi. Masalan, RP140UD8 turdagi OK quyidagi parametrlarga ega:
- quyi chastotalarda (QCh) kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti;
f1q 1 MHz - QCh kuchaytirish koeffitsienti μq1 bo’lgandagi chastota;
MΩ –kirish chastotasi.
O’zgaruvchan tashkil etuvchisi bo’yicha OKning chiziqli umumlashtirilgan sxemasi 11.1-b, rasmda keltirilgan. Kirishga kuchlanish berilganda OK chiqishida kuchlanish xosil bo’ladi. Ko’pgina holatlarda OKning ideallashtirilgan almashtirish sxemasini qo’llash mumkin (11.1-v, rasm).
OKning invertorlanmaydigan sxemasi 11.2-a, rasmda ko’rsatilgan.
11.1-rasm. Operatsion kuchaytirgich (a) va uning almashtirish sxemasi belgilanishi (b,v)
Kuchlanish bo’yicha cheklangan kuchaytirish koeffitsientiga ega bo’lgan invertorlamaydigan OK sxemasi 11.2,a-rasmda keltirilgan.
11.2-rasm. OKli invertorlanmaydigan kuchaytirgich (a)
va uning uzatish tavsifi (b)
Kirish va chiqish qarshiliklari orasidagi farqlar deb faraz qilib, (real OKlarda ushbu shartlar bajarilishi engil), kuchaytirgich kirishidagi teskari bog’lanish kuchlanishi qiymatini aniqlaymiz
. (11.1)
Chiqish kuchlanishi OKning kirishidagi kuchlanishlar farqi bilan aniqlanadi
(11.2)
TBni e’tiborga olib, kuchlanishning natijaviy kuchaytirish koeffitsienti
(11.3)
ya’ni, TBsiz bo’lgandan kichik.
Agar bo’lsa
. (11.4)
Kuchaytirish koeffitsienti faqat R2G’R1ga bog’liq bo’lsa ham, ular ixtiyoriy tanlanishi mumkin deb bo’lmaydi. Amaliy sxemalarda bu qarshiliklar Ω. oralig’ida qabul qilinadi.
Chuqur TB kiritilganda kuchaytirgichning chiqish qarshiligi OKning xos chiqish qarshiligidan ancha kichik bo’ladi (RchikTB<<Rchik).
Kirish va chiqish qarshiliklarni quyidagi ifodalar yordamida aniqlash mumkin:
; (11.5)
. (11.6)
OKning chiqish kuchlanishi UchikMakq± (0,9÷0,95)UM , bunda UM -IMS manbaining kuchlanishi. 11.2,a-rasmdagi sxemada chiziqli kuchaytirish rejimi kirish kuchlanishining qiymatida erishiladi. bo’lganligi uchun MTBli OKning chiziqli kuchaytirish kengligi etarli darajada kattadir (11.2,b-rasm). Tavsifning chiziqli qismidagi uzatish tavsifining (UT) nishabligi kuchaytirish koeffitsienti qiymati bilan aniqlanadi: 1-chiziq uchun; 2-chiziq uchun. Shunday qilib MTBni kiritish bilan UTning chiziqli oralig’ini kengaytirish imkonini beradi.
Kuchaytirish qurilmalarida, shuningdek aktiv RC-filtrlar, avtogenerator, komparatorlarda MTBli OK asosida qurilgan invertorlovchi kuchaytirgichlar (11.3,a-rasm) keng qo’llaniladi.
Kirish signali va MTB signali invertorlovchi OKning kirishiga beriladi, bunda va toklarning yig’indisi hosil bo’ladi (11.3,a-rasm). Bunday MTB parallel MTB deyiladi. Quyidagi shartlarni bajaruvchi MTBli OK kuchaytirish koeffitsientini aniqlaymiz. Bu shartlar real OK sxemalarida oson yo’l bilan bajariladi, chunki IMSlarda , shuning uchun .
11.3-rasm. Invertorlovchi kuchaytirgich (a) va uning
uzatish tavsifi (b)
Agar OKning UT chiziqli qismida uning kirishlari orasidagi kuchlanish ekanligini e’tiborga olsak, u holda
; (11.7)
; (11.8)
demak
(11.9)
Ifodadagi minus ishorasi kirish va chiqish kuchlanishlarining qutblari qarama-qarshi ekanligidan dalolat beradi. Kuchaytirish koeffitsienti , ammo bunda qiymati faqat R2G’R1 qarshiliklar nisbatiga bog’liq bo’ladi, shuning uchun stabillik juda yuqori bo’ladi.
Ko’rilayotgan MTBli invertorlovchi kuchaytirgich (11.3,a-rasm) sxemasining kirish qarshiligi Rkir TBqR1 invertorlamaydigan kuchaytirgich (11.2,a-rasm) kirish qarshiliga nisbatan juda kichik.
Invertorlovchi OK tarkibigi MTBni kiritish uning chiqish qashiligini anchagina pasaytiradi
. (11.10)
Bunda m ® ¥ Rchik TB ® 0.
Invertorlovchi kuchaytirgich (11.3,b-rasm) uzatish tavsifi invertorla-maydigan kuchaytirgichning (11.2,b-rasm) UTdan shu bilan farq qiladiki, u tekislik koordinata tizimining 2- va 4-kvadrantlarda joylashgandir.
OKlar asosida kirish elektr signallari bilan har turdagi matematik amallarni [qo’shish, ayirish, differentsiallash (9.2-rasm), integrallash (10.3-rasm) va h.k.] bajarish uchun sxemalar yaratiladi. Bunday qurilmalar avtomatik boshqarish tizimlarida (ABT) keng qo’llaniladi. Ular analog EHMning asosini tashkil etadilar.
11.4,a-rasmda invertorlovchi uchta kuchlanishni qo’shuvchi summator sxemasi kultirilgan. U MTB zanjirli invertorlovchi kirishli OK asosida yig’ilgan. OKda Rchik katta bo’lganligi sababli
i1 Q i2 Q i3 q -iosq i. (11.11)
11.3,a-rasm sxemasidagi kabi
iTBq uchikG’RTB .
i1 q ukir1G’R; i2 q ukir2G’R; i3 q ukir3G’R ,
unda (11.11)ga ko’ra
(ukir1Qukir2Q ukir3)G’R q -uchikG’RTB , (11.12)
chunki
. (11.13)
RqRos bo’lganda uchikq -(ukir1Qukir2Qukir3). (11.14)
Ushbu ifodada oldidagi minus ishorasi shuni ko’rsatadiki, qiymatlar sxemada (11.4,a-rasm) qo’shilishidan tashqari, signallar qutblarining invertorlanishi sodir bo’ladi. 11.4,b-rasmda invertorlovchi summatorning
11.4-rasm. Uch kirishi bo’lgan OKli invertorlovchi summator va OU (a)
va summatorning kirishi va chiqishidagi kuchlanishlar (b)
OKning nochiziqli rejimi kuchlanishlarni taqqoslash sxemalari (komparator) sifatida ishlatilishi mumkin. Komparator impuls sxemalari asosiy elementlari hisoblanadi.
Manfiy ishora qo’shish bilan birga signallar qutblanishini inverslash xam amalga oshishini ko’rsatadi. 9.4-b rasmda jamlagich ishini tasvirlovchi vaqt diagrammalari keltirilgan.
Nochiziqli ish holatida tashqi TBlarsiz OK kuchlanishlarni taqqoslash sxemasi sifatida (komparator) qo’llanishi mumkin. Komparator impulsli sxemaning asosiy elementlaridan biridir.
IMSli real OKlarda m ning qiymati juda katta bo’lgani sababli, komparatorning ishga tushirish (qayta ulash) kirish kuchlanishi uo’rtaqUchik maxG’m kuchlanish ancha kichik va birnecha millivoltni tashkil etadi. Ideal OKda m®¥ va uo’rta 0. IMS dagi real OKda uo’rta bir necha millivoltdan katta emas. Shunday qilib, ukir1 - ukir2 >0da, ya’ni ukir1 > ukir2 bo’lganda uchikq Uchik, max, o’rinli bo’ladi, ukir1 - ukir2 < 0 bo’lganda esa, ya’ni ukir1 < ukir2 bo’lganda uchikq Uchik, max, o’rinli bo’ladi (11.5-rasm).
Demak, OK chiqish kuchlanishi , kirish kuchlanishining qay biri kattaroq ekanligiga bog’liq va, demak, OK ikki kuchlanishlar tanlov sxemasidir, ya’ni komparatordir.
11.5,a-rasmda komparator kirishidagi kuchlanishlar: - sinusoidal, - o’zgarmas kuchlanishdir. Komparator kuchlanishlar tenglashgan onda ulanadi va chiqish kuchlanishi to’g’ri burchakli impuls shakliga ega (11.5,b-rasm). Sinusoidaning berilgan amplitudasi Umda bu impulslarning kengligi kuchlanish qiymatiga bog’liq. Shunday qilib, OKli soddalashtirilgan komparator sinusoidal kuchlanishni to’g’ri burchakli impulsga aylantiruvchi o’zgartkich sifatida xizmat qilishi mumkin ekan.
11.5-rasm. OKli komparator kirish va chiqishidagi
kuchlanishlar vaqt diagrammasi
Sanoatda komparatorlar maxsus IMS shaklida ishlab chiqariladi. Ular OKning nochiziqli rejimi sxemasidan shu bilan farqlanadilarki, ularning qayta ulanish vaqti kamroq va ularda chiqish kuchlanishi stabilroqdir.
IMSli real OK chastotaning
keng diapazonida ishlashi shu bilan qiyinlashadiki, signal chastotasi ortishi bilan
uning kuchaytirish koeffitsienti keskin kamayadi. 11.6,a-rasmda MTBsiz
LF412A turdagi
11.6-rasm. OK MTBsiz LF412A o’lchash sxemasi (a) va LAChX
OKning o’lchash sxemasi va 11.6,b-rasmda logarifmik kuchaytirish koeffitsienti S Electronics Workbench dasturi yordamida qurilgan AChT grafigi keltirilgan.
Chastota ortishi bilan kuchaytirish koeffitsientining pasayishi kuchaytirgichning aktiv komponentlarida (bipolyar va dala tranzistorlarida) zaryadlar o’tishi jarayonining inertsialligi bilan va OK sxemasida nazoratsiz sig’im bog’lanishlarining mavjudligi bilan tushuntiriladi.
OKlar turlarida tezkor impulsli OKlar alohida o’rin tutadi. Bunday OKlarda impulsning o’rnatilish vaqti mikrosekundning yuzdan bir ulushini tashkil etadi, kuchaytirish koeffitsienti 104 bo’lganda noldan (ya’ni, o’zgarmas tokdan birnecha yuzlab MHz yoki birnecha GHzni tashkil etadi).
2. Dastlabki hisoblashlar
2.1. Invertorlamaydigan kuchaytirgich sxemasi (11.2,a-rasm) uchun R1qN kΩ, R2qN kΩ va R2q2N kΩ bo’lgandagi (N-variant nomeri) (11.4) ifoda yordamida kuchaytirish koeffitsientlari K va S ni aniqlang. Kuchaytirgichning kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsientini quyidagi ifoda yordamida aniqlang
S q20·Lg(U2G’U1) q20·Lg K, dB,
bunda KqU2 G’U1 – kuchlanish kuchaytirgichining kuchaytirish koeffitsienti.
Hisob natijalarini 11.1-jadvalga kiriting.
R1 qNq … kΩ |
R2q Nq…, kΩ |
R2q2Nq…, kΩ |
|||||
U1q…V |
U2,V |
KqU2G’U1 |
S, dB |
U2,V |
KqU2G’U1 |
S, dB |
|
Sxema ris. 11.2,a |
Raschyot |
|
|
|
|
|
|
Izmereniya |
|
|
|
|
|
|
|
Otnositelnaya pogreshnost d, % |
|
|
|
|
|
|
|
Sxema ris. 11.3,a |
Raschyot |
|
|
|
|
|
|
Izmereniya |
|
|
|
|
|
|
|
Otnositelnaya pogreshnost d, % |
|
|
|
|
|
|
2.2. Invertorlovchi kuchaytirgich sxemasi (11.3,a-rasm) uchun (R1qN kΩ, R2qN kΩ va R2q2N kΩ bo’lganda (11.9) ifoda yordamida KqU2 G’U1 kuchaytirish koeffitsientini hisoblang.
3. Ishni bajarish tartibi
3.1. Invertorlamaydigan kuchaytirgichning tadqiqoti
11.6,a-rasmda keltirilgan OKli kuchaytirgich sxemasini chizing va yig’ing. Garmonik kuchlanish generatori G1 ning chiqishida (sxema kirishida) kHz. chastotali U1q0,5 V. kuchlanish o’rnating.
R2 qarshilikning ikkita qiymatida (R2qN; R2q2N kΩ) va R1q1 kΩ da kuchaytirgichning kuchlanish bo’yicha kuchlanish KqU2G’U1 koeffitsientini V1 va V2 voltmetrlar yordamida o’lchang. O’lchov natijalarini 11.1-jadvalga kiriting.
R1 va R2 qarshiliklarning yuqorida ko’rsatilgan qiymatlarida kuchaytirgich (11.6,v-rasm) kirishi u1(t) va chiqishida u2(t) kuchlanishlarning grafiklarini ostsillograf ekranidan chizib oling.
Chiqish kuchlanishining kirish kuchlanishiga bog’liqligi u2qf(u1) funktsiyasi uning uzatish tavsifi (UT) deyiladi. Invertorlamaydigan kuchaytirgichning UT (11.2,a-rasm) koordinata tekisligining birinchi va uchinchi kvadrantlarida joylashgan (11.2,b-rasm). Ostsillograf ekranida UT tasvirini hosil qilish uchun A, V rejimida uning ichki razvertkasini o’chirish zarur. Buning uchun razvertka «VREMYaG’DEL» tezligini (chastotasini) o’zgartirish pog’onali kalitini chap tomonga, ya’ni soat mili yo’nalishiga qarama-qarshi yo’nalishda X-Y belgigacha burish zarur. Bunda ostsillografning «A» kirishidagi kuchlanish elektron nurni gorizontal yo’nalishda siljitadi, ya’ni argument X bo’yicha razvertka vazifasini bajaradi, «B» kirishidagi kuchlanish elektron nurni vertikal yo’nalishda siljitadi, ya’ni funktsiya U bo’yicha razvertka vazifasini bajaradi. Invertorlamaydigan kuchaytirgichning UT quyi chastotalarda kichik kiruvchi kuchlanishlarda koordinata boshidan o’tgan nishablangan to’g’ri chiziqni tashkil etadi. Bu esa kirish va chiqish kuchlanishlari orasidagi fazalar farqi nolga teng ekanligini ko’rsatadi (11.6,v-rasm). Ostsillograf ekranidan kirish kuchlanishining ikki qiymatlari U1q 0,2V. va U1q1V. uchun UTni chizib oling
11.6-rasm. OKli cheklangan kuchaytirishli invertorlamaydigan kuchaytirgich tadqiqoti sxemasi (a), ostsillografning ekranidagi kirish va chiqish kuchlanishlari grafigi (b), R1qR2 bo’lgandagi kuchaytirgichning uzatish tavsifi (v)
3.2. Invertorlovchi kuchaytirgichning tadqiqoti
11.7,a-rasmda keltirilgan OKli kuchaytirgich sxemasini chizing va yig’ing. Chastotasi kHz., kuchlanishi U1q0,5V., R2ning ikki qiymatlarida R2qN kΩ i R2 q2N kΩ va R1qN kΩ bo’lgandagi kuchaytirgichning kuchlanish bo’yicha KqU2G’U1 kuchaytirish koeffitsientini o’lchang.
11.7-rasm. OK asosida cheklangan kuchaytirishli invertorlovchi kuchaytirgich tadqiqotining sxemasi (a), kirish va chiqish kuchlanishlari ostsillogrammalari (b), R1qR2 bo’lganda kuchaytirgich uzatish tavsifi (v)
Ostsillograf ekranidan yuqorida keltirilgan qarshiliklar qiymatlarida hosil qilingan kirish u1(t) va chiqish u2(t) kuchlanishlarining oniy qiymatlari diagrammalarini chizib oling (11.7,b-rasm). O’lchab olingan K ning qiymatlarini 11.1-jadvalga kiriting. Invertlovchi kuchaytirgichning o’lchangan UTsi tadqiqoti invertorlanmaydigan kuchaytirgichniki kabi (3.1.-rasmga qarang) bajariladi. Bu holda shuni e’tiborga olish zarurki, invertorlovchi kuchaytirgichda kirish va chiqish kuchlanishlari orasidagi fazalar farqi 1800 ga teng, ya’ni ko’rsatilgan kuchlanishlar qarama-qarshi fazada, UT da 2- va 4-kvadratlarda joylashgan (11.7,b-rasm).
3.3. OKli invertorlovchi summator tadqiqoti
Kuchaytirgich sxemasini yig’ing (11.8,a-rasm).
Generator impulsov
11.8-rasm OK li invertorlovchi summatorning sxemasi (a), summatorning birinchi kirishidagi u1 va ikkinchi kirishidagi u2 kuchlanish, invertorlovchi summator chiqishidagi kuchlanish (u1 Q u2) (b)
OKli invertorlovchi summatorning sxemasini (11.8,a-rasm), summator kirish u1 va chiqish u2 kuchlanishlarini ostsillograf ekranidan chizib oling.
3.4. OKli komparator tadqiqoti
OKli komparator sxemasini yig’ing (11.9,a-rasm).
Ostsillograf
11.9-rasm. OKli komparator sxemasi (a),
komparatorning kirish u1 va chiqish u2 kuchlanishlari (b)
Generator G1 chiqishida yoki komparator kirishida fq1 kHz. chastota va U1q50 mV. kuchlanishni o’rnating. Komparator kirish u1 va chiqish u2 kuchlanishlari vaqt diagrammalarini ostsillograf ekranidan chizib oling.
4. Hisobotning tarkibi
4.1. Ishning nomi va maqsadi.
4.2. Tekshirilayotgan zanjir sxemalari va elementlari parametrlari.
4.3. Dastlabki hisoblashlar va uning natijalari (11.1-jadval).
4.4. Kuchaytirgich va komparatorning (11.2,a- va 11.3,b-rasmlar) kirish va chiqish kuchlanishlari ostsillogrammalari.
4.5. O’lchov va hisob natijalari bo’yicha xulosalar.
4.6. Invertorlovchi summatorning kirish va chiqish kuchlanishlari grafiklari.
5. Nazorat savollari
5.1. OKda nechta kirish va chiqish klemmalari mavjudligini ko’rsating.
Javob variantlari: A. Kirish-1, chiqish-2. B. Kirish-2, chiqish-2. V. Kirish-1, chiqish-1. G. Kirish-1, chiqish-1.
5.2. Quyidagi sxema qanday kuchlanish bo’yicha
kuchaytirish koeffitsientiga ega ekaligini ko’rsa-ting.
Javob variantlari: A. K q 1; B. K q -2;
V. K q 2; G. K q -1; D. K q 3.
5.3. Quyidagi sxemaning kuchlanish
bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti-
ni ko’rsating.
Javob variantlar: A. K q 1; B. K q -2;
V. K q 2; G. K q -1; D. K q 3.
5.4. Sxemasi 5.2 bandda kelirilgan kuchaytirgichning kirish kuchlanishi berilgan shaklda bo’lsa, chiqish kuchlanishi u2
shaklini ko’rsating.
5.5. Berilgan kuchaytirgich (1) sxemasining kirish kuchlanishi ukir (2) bo’lsa, chiqish kuchlanishi shaklini ko’rsating.
Javob variantlari:
Javob variantlari:
12-LABORATORIYA ISHI
REAKTIV IKKIQUTBLIK CHASTOTAVIY TAVSIFLARINING TADQIQOTI
Ishning maqsadi – reaktiv ikkiqutbliklar (RIQ) kirish qarshiligi amplituda-chastotaviy tavsifi (ChT) va faza-chastotaviy tavsifining (FChT) nazariy va eksperimental tadqiqoti
1. Nazariy ma’lumotlar
Reaktiv ikkiqutbliklar deb faqat induktivligi va sig’imi bo’lgan va rezistorlari bo’lmagan ikkiqutblikka aytiladi. Umumiy holda RIQning uning operator qarshiligi kasr-ratsional funktsiyani hosil qiladi
,
bunda M(r) juft, N(r) – toq polinom yoki uning aksi bo’lishi mumkin.
RIQning operator qarshiligini qutb-nolli tasavvuri
,
bunda
r01, r02,…, r0m,-Z(p) funktsiyaning nollari yoki shu kasr surati polinomi M(r)q0 ning ildizlari;
r1, r2,…, rn - Z(p) funktsiyaning qutblari, yoki uning maxraji N(r) q 0 polinomining ildizlaridir;
H q amG’an – o’zgarmas koeffitsient bo’lib, sxema va uning parametrlari bilan aniqlanadi.
LC-zanjirning Z(p) funktsiyasi qutblari va nollari kompleks tekislikning mavhum sonlar o’qi j-da joylashadilar va ular oddiy, mavhum, kompleks-tutash bo’lishi mumkin; nollar va qutblar almashinib joylashadilar, demak, har bir qutb ikki nollar orasida joylashadi, va aksincha bo’ladi.
Reaktiv IQlarning Z(p) nollari va qutblari joylashuvi 12.1-rasmda ko’rsatilgan kanonik reaktiv IQ to’rt sinfiga mos bo’ladi va faqat to’rt xil shakldan birini aks ettirishi mumkin.
RIQ barqaror garmonik rejimdagi hossalari uning kompleks qarshiligi bilan aniqlanadi:
, (12.1)
bunda ω1, ω3, …- Z(jω) q 0 bo’lgandagi kuchlanishlar rezonanslarining (KR) xususiy chastotalari; ω2, ω4, …- Z(jω) q ∞ bo’lgandagi toklar rezonansi (TR) chastotalari.
Kanonik RIQlarda KR va TRlarning umumiy soni elementlar sonidan bitta kam. Kanonik sxemalar deb minimal elementlar soniga ega bo’lgan va muayyan qoidaga binoan tuzilgan sxemalarga aytiladi.
12.1-rasm. RIQning nollar va Z(p) qutblari r kompleks tekisligida
Agar sxema o’zgarmas tokni o’tkazmasa, bu sxemada birinchi KR sodir bo’ladi, aks holda – birinchi TR bo’ladi.
Agar birinchi galda TR sodir bo’lsa, «jω» (12.1) ifodaning mahrajida yoziladi. Agar birinchi galda KR sodir bo’lsa, «jω» (12.1) ifodaning suratida yoziladi. N koeffitsient induktivlik, yoki sig’imga teskari bo’lgan o’lchov birligiga ega. N koefitsienti aniqlash uchun chastotani cheksizlikka intiltirib, sxemadan tokning o’tish yo’lini kuzatish lozim. Agar N induktivlikni ifoda etsa, unda HqLE, agar sig’imni ifoda etsa, unda Hq1G’CE.
12.2-rasm. Potentsial ekvivalent RIQlar (a) va (b); to’la qarshilik, L2qL4q1 mHz, S0qS2q1 μF bo’lgandagi ularning AChTi Z(f) (v) va FChTi j(f) (g)
IQning kompleks qarshiligi
; ;
; ; ;
; ; ; ;
2. Dastlabki hisoblashlar
Dastlabki hisoblashlar RIQ berilgan sxemasi (12.1-rasm) varianti uchun bajariladi.
¹ |
RIQ sxemasi |
Rezonans chastotalar |
¹ |
RIQ sxemasi |
Rezonans chastotalar |
1 |
|
|
9 |
|
4-band |
2 |
|
|
10 |
|
3-band |
3 |
|
|
11 |
|
3-band |
4 |
|
|
12 |
|
1-band |
5 |
|
1-bandga qarang |
13 |
|
6-band |
6 |
|
;
|
14 |
|
7-band |
7 |
|
|
15 |
|
3-band |
8 |
|
sm. p. 3 |
16 |
|
4-band |
L0 q 50 mGn, S0 q 10 nF; L1 q 35 mGn, S1 q 20 nF; L2 q 20 mGn, S2 q 50 nF; L3 q 15 mGn, S3 q 70 nF. |
Quyidagilarni aniqlang:
1) Rezonans chastotalarini hisoblang.
2) RIQ kompleks qarshiligi ning ifodasini yozing.
3) RIQ reaktiv qarshiligi modulining chastotaviy tavsifini X(f), ya’ni AChT Z(p) va FChX ni hisoblang va chizing.
3. Eksperimental qism
3.1. 12.3-rasmda keltirilgan sxemani yig’ing. RIQ sxemasi sifatida 12.1-jadvaldan olingan va u uchun dastlabki hisoblar bajarilgan sxema qabul qilinadi.
12.3-rasm. RIQ kirish qarshiligining chastotaviy tavsiflari Z(f) moduli va argumentini φ(f) o’lchash sxemasi
R qarshilikning qiymati etarlicha katta bo’lsa, (Rq100 kOm), RIQning kirish qarshiligi Z(ω), TR chastotasidan juda oz farq qilganda ham, Rga nisbatan juda kichik bo’ladi (Z(ω)<<R pri ω ≠ ωrt). Shuning uchun, RIQ orqali o’tayotgan tok: I ≈EG’R va RIQ kirishi qarshiligining moduli quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi
. (12.2)
3.2. Generator chastotasini o’zgartirib va uning chiqishdagi kuchlanishini E q 2 V miqdorda bir xil ushlab (VI voltmetr yordamida), KR chastotalarini RIQdagi kuchlanish minimumi (V2 voltmetr ko’rsatishlarining minimumi) bo’yicha va TR chastotalarini RIQdagi kuchlanish maksimumi (V2 voltmetr ko’rsatishlarining maksimumi) bo’yicha o’lchang va yozib oling. Rezonans chastotalari oralarida U2(f) va φ(f) chastotaviy xarakteristikalarini o’lchang. O’lchash natijalarini 12.2-jadvalga kiriting. Z(ω) qiymatlarini (12.2) ifoda yordamida hisoblang.
RIQning AChT Z (f) va FChT φ(f) ni o’lchash natijalari (U1qconst)
N |
f, kHz |
U2, V |
Z(f), Ω |
φ(f), grad |
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
12.4. Hisobotning tarkibi
4.1. Ishning nomi va maqsadi.
4.2. Tekshirilayotgan RIQning sxemasi va parametrlari.
4.3. RIQ reaktiv qarshiligining chastotaviy tavsifi, IQning AChT Z(ω) va FChT φ(ω).
4.4. Nazariy hisoblangan va tajribada o’lchangan rezonanslar chastotalari.
4.5. AChT Z (ω) va FChT φ(ω) o’lchash sxemasi.
4.6. Tajribada olingan AChT Z (f) va FChT φ(f) grafiklari.
4.7. Hisoblash va eksperiment natijalari asosida xulosalar.
12.5. Nazorat savollari
5.1. Qanday IQlar reaktiv deyiladi?
5.2. Qanday IQlar kanonik deyiladi?
5.3. Operator kirish qarshiligi Z(p) funktsiyasi qanday ko’rinishga ega?
5.4. Operator r kirish qarshiligi Z(p)ning kompleks tekisligidagi nollari va qutblari qanday joylashgan?
5.5. Kanonik RIQ sxemalarida rezonanslar soni qanday aniqlanadi?
5.6. RIQ sxemasida birinchi bo’lib qaysi rezonans yuz berishi qanday aniqlanadi?
5.7. Kanonik RIQning berilgan sxemasiga ko’ra uning chastotaviy tavsifi qanday chiziladi?
5.8. RIQ kirish qarshiligining AChT va FChT qanday ko’rinishga ega?
5.9. RIQ kirish kompleks qarshiligi ifodasi qanday yoziladi?
5.10. RIQ kirish qarshiligining modulini qanday o’lchash mumkin?
13-LABORATORIYA ISHI
TO’RTQUTBLIKNING BIRLAMCHI VA IKKILAMCHI PARAMETRLARINI EKSPERIMENTAL ANIQLASH
Ishning maqsadi – to’rtqutbliklarning (TQ) birlamchi va ikkilamchi (tavsifiy) parametrlarini yuksiz ishlash (YuSI) va qisqa tutashuv (QT) tajribalaridan eksperimental yo’l bilan aniqlash.
1. Nazariy ma’lumotlar
TQning (13.1-rasm) kirish va chiqish tok va kuchlanishlari orasidagi bog’lanish barqarorlik rejimida garmonik ta’sirda kompleks parametrlar () orqali aniqlanadi. TQ ning asosiy tenglamalari quyidagicha:
(13.1)
(13.2)
13.1-rasm. TQning umumiy belgilanishi (13.3)
Chiziqli passiv TQlar uchun qaytriluvchanlik (o’zarolik) sharti:
(13.4)
Simmetrik TQda (13.4) shartlardan tashqari, quyidagi shartlar ham bajariladi:
(13.5)
Birlamchi parametrlar eksperiment yo’li bilan YuSI va QT tajribalari yordamida quyidagi ifodalardan aniqlash mumkin:
(13.6)
(13.7)
(13.8)
Ushbu va keyingi ifodalarning belgilanishidagi x-indeksi YuSI rejimi parametriga taalluqlikni bildiradi.
Keltirilgan birlamchi parametrlardan tashqari, TQ nazariyasi va ekspluatatsiyasida ularning ikkilamchi parametrlari ham keng qo’llaniladi:
- TQ kirish va chiqididagi tavsifiy qarshiligi:
(13.9)
-TQning tavsifiy uzatish doimiysi:
; (13.10)
. (13.11)
bunda A - TQning tavsifiy kuchsizlanish (so’nish) [Hn, dB];
V - TQning tavsifiy faza siljishi [rad, grad].
2. Dastlabki hisoblashlar
Simmetrik TQning berilgan (13.1-jadval) sxemasi uchun quyidagilarni bajarish talab etiladi:
2.1. Yuksiz ishlashdagi kompleks qarshilik ni va qisqa tutashuvdagi kompleks qarshilik ni hisoblash. Hisoblash va o’lchashlarda reaktiv (induktiv yoki sig’im) qarshilik rezistiv qarshilikka teng bo’lgandagi chastota tanlanadi ωLqR yoki 1G’ωCqR.
RC-zanjir uchun: f0q1G’(2πRC); RL-zanjir uchun: f0qRG’(2πL). (13.12)
TQ sxemalari va parametrlari
13.1-jadval
Variant N |
TQ sxemasi |
Variant N |
TQ sxemasi |
1; 9; 17 |
|
5; 13; 21 |
|
2; 10; 18 |
|
6; 14; 22 |
|
3; 11; 19 |
|
7; 15; 23 |
|
4; 12; 20 |
|
8; 16; 24 |
|
Nq1…8 uchun Rq1 kOm; Nq9…16 uchun Rq2 kOm; Nq17…24 uchun Rq3 kOm; Lq10 mGn ; Sq10 nF |
T-simon simmetrik TQ uchun (13.2,a-rasm)
(13.13)
P-simon simmetrik TQ uchun (13.2,b-rasm)
(13.14)
a) b)
13.2-rasm. TQ sxemalari: a) T-simon; b) P-simon
2.2. TQning birlamchi kompleks , va parametrlarni fqf0 chastotada (13.7)-(13.8) ifodalar yordamida hisoblang. TQning ikkilamchi parameirlarini fqf0 chastotada (13.9)-(13.11) formulalar yordamida hisoblang.
ni YuSI va QT parametrlari va orqali hisoblash giperbolik tangensning () kompleks argumentini uning kompleks qiymati bo’yicha hisoblash talab qiladi. U quyidagi ifodalar yordamida hisoblanadi:
(13.15)
(13.16)
3. Ishni bajarish tartibi
Fazometr
3.1. 13.3-rasmda
keltirilgan sxemani yig’ing.
13.3-rasm. TQ kirish qarshiligining
moduli va argumentini o’lchash sxemasi
Generatorning chiqishida Eq1 V. (V1 voltmetr yordamida) va chatotaning hisoblangan qiymatini (2.1-bandga qarang) o’rnating. TK kirishidagi kuchlanishni (V2 voltmetr bilan) va kirish qarshiligi argumentini yuksiz ishlash (2-2-uchlar uzilgan) rejimida (U1X, j1X) va qisqa tutashuv rejimida (2-2 uchlar qisqa tutashgan) (U1K, j1K) o’lchang. Kirish qarshiligi argumenti j1X , j1k fazometr yordamida o’lchanadi. TKning kirish qarshiligi moduli quyidagi ifodalar yordamida hisoblanadi:
Z1Xq Z1Kq R. (13.16)
4. Hisobotning tarkibi
4.1. Ishning nomi va maqsadi.
4.2. Zanjir sxemasi va parmetrlari.
4.3. TQning birlamchi (A, Z, Y) va ikkilamchi (tavsifiy) (ZC1, ZC2, G, A, V) parametrlar boshlang’ich hisoblash natijalari.
4.4. TQning birlamchi va ikkilamchi parmetrlarini o’lchash natijalari.
4.5. Hisoblash va eksperiment natijalarini taqqoslashdan olingan xulosalar.
5. Nazorat savollari
5.1. TQning A, Z, Y shakldagi tenglamalar ko’rinishi qanday?
5.2. TQning qaytariluvchanlik sharti nimadan iborat?
5.3. Qanday TQlar simmetrik deyiladi va bunday TQ parametrlari orasida qanday bog’lanish mavjud?
5.4. TQning yuksiz ishlash va qisqa tutashuv parametrlari nimadan iborat?
5.5. TQning yuksiz ishlash va qisqa tutashuv parametrlarini qanday o’lchash mumkin?
5.6. TQning birlamchi parametrlari uning YuSI va QT parametrlari orqali qanday aniqlanadi?
5.7. TQning tavsifiy parametrlari nima va ular birlamchi parametrlar oqali qanday aniqlanadi?
5.8.TQning xarakteristik parametrlari YuSI va QT parametrlari orqali qanday aniqlanadi?
14-LABORATRIYa IShI
PASSIV RC- QChF VA YuChF TADQIQOTI
Ishning maqsadi - passiv RC- QChF va YuChFni nazariy va eksperimental tadqiqoti
1. Nazariy ma’lumotlar
Turli telekommunikatsiya tizimlari va o’lchov asboblarida induktivlik va rezistordan tashkil topgan LS-zanjirlar bilan bir qatorda, rezistor va kondensatorlardan iborat bo’lgan RC-filtrlar ham keng qo’llaniladi.
Quyi chastota uskunalari uchun LS-filtrlarni tayyorlash bir qator kamchiliklarni vujudga keltiradi. Ularga induktiv g’altakning kichik aslligi, hajmi kattaligi, og’irligi va narxi balandligi kiradi. Shu bois, RC-filtrlarning imkoniyatlari beqiyosdir - ularni tayyorlash oson, hajmi kichik, arzon, hamda tashqi elektr va magnit maydonlariga ta’sirchanligi past, eng quyi chastotalarda (bir necha Hz. va undan quyiroq) ham ishlay oladi.
RC-filtrlari tavsiflarini hosil qilishda ular chiqishida yuksiz ishlash rejimidagi kuchlanish bo’yicha uzatish doimiysidan foydalanamiz
(14.1)
bunda - qiymat A-shakldagi tizimlar tenglamalarining koeffitsienti.
14.1-rasm. Passiv RC- QChF sxemalari: a)-bir zvenoli; b)-ikki zvenoli;
v)-kuchsizlanish nishabligi kattalashtirilgan ikki zvenoli filtr
14.1,a-rasmdagi sxema uchun logarifmik amplituda-chastotaviy tavsif (LAChT) va faza-chastotaviy tavsif (FChT) quyidagi ifodalar yordamida aniqlanadi
; (14.2)
(14.3)
bunda - me’yorlangan chastota; - kuchsizlanishi ΔA q 3 dBga teng bo’lgan kvazirezonans chastota.
14.1,b,v-rasm sxemalari uchun kuchsizlanish quyidagi ifodalardan aniqlanadi:
(14.4)
. (14.5)
14.1,b-rasmdagi ikki zvenoli filtr kuchsizlanishi oshirish mumkin. Buning uchun ikkinchi zveno qarshiligini birinchi zveno qarshiligidan m martaroq kattaroq tanlanadi, sig’imni esa m marta kamaytirilali (14.1,v-rasm).
Elementlarning bunday munosabatida ikkinchi zvenoning kvazirezonans chastotasi o’zgarmaydi.
O’tkazish oralig’ining me’yorlangan chegaraviy chastotasi 14.1,b-rasm sxemasidagi A q 3 dB darajada quyidagi ifoda bo’yicha aniqlanadi
(14.6)
bunda d q 2 Q 4G’m Q 1G’m2.
m q 1d q7;
. (14.7)
14.2-rasmda bir zvenoli, 14.3-rasmda ikki zvenoli QChFning mq1 bo’lganda Electronics Workbench dasturi yordamida hisoblangan logarifmik amplituda-chastotaviy tavsif (LFChT) A(f) keltirilgan.
14.2-rasm. Rq10 kΩ va Cq50 nF bo’lgan bir zvenoli RC-FNChning
chastototaviy tavsifi A(f)
QChFga o’xshash, yuqori chastota RC-filtri (YuChF) elementar zvenosidan (14.4,a-rasm) bir elementli zvenoga nisbatan yuqori tanlovchanlikka ega bo’lgan YuChFning murakkab sxemalarini hosil qilish mumkie (14.4,b,v-rasm).
14.4-rasm. RC-YuChF sxemalari: a) - bir elementli;
b) - ikki elementli; v) - uch elementli
YuChFlarining LAChTni va faza doimiysini qurish uchun quyidagi ifodalardan foydalaniladi:
- bir zvenoli (14.4,a-rasm)
dB; (14.8)
B()- arc tg 1G’ ; (14.9)
- m q 1 bo’lgandagi ikki zvenoli (14.4,b-rasm)
q 10 lg (1Q), dB; (14.10)
V() q arc tg ; (14.11)
- m q 1 o’lgandagi uch zvenoli (14.4, v-rasm)ri
dB; (14.12)
(14.13)
14.5-rasm. Bir zvenoli RC-YuChFning Rq10 kΩ va Cq50 nF
bo’lgandagi chastotaviy A(f) tavsifi
YuChF kuchsizlanishi q3 dB bo’lgandagi O’Oning chegaraviy chastotasi quyidagi ifodalar orqali aniqlanadi:
- (14.4,a-rasm) bir zvenoli uchun:
14.5-rasm. Ikki zvenoli RC-YuChFning Rq10 kΩ va Cq50 nF
mq1 bo’lgandagi chastotaviy A(f) tavsifi
YuChF kuchsizlanishi q3 dB bo’lgandagi O’Oning chegaraviy chastotasi quyidagi ifodalar orqali aniqlanadi:
- (14.4,a-rasm) bir zvenoli uchun:
(14.14)
- m q 1 bo’lganda ikki zvenoli (14.4,b-rasm) sxema uchun quyidagi chastotada bajariluvchi shartdan topiladi:
;
(14.15)
2. Dastlabki hisoblashlar
2.1. Ikki zvenoli RC-QChFning berilgan sxemasi (14.1,b-rasm) va elementlarining parametrlari (RqN kΩ, SqN nF, bunda N - talaba tartib nomer) bo’yicha quyidagilarni hisoblang:
- o’tkazish yo’lagining (O’Y) chegaraviy chastotasi fc , bunda m q 1 quyidagi ifoda yordamida
; ωcq2πfcq0,3142G’(RC)q0,3142G’τ; τqRS; (14.16)
- m q 1 bo’lganda va chastota o’zgarishining q 0,1 dan 10 gacha oraliqda LAChT Ar( ifoda (14.4) yordamida.
Hisoblashlar natijalarini 14.1-jadvalga kiriting.
ωsq q0,3142G’τ |
|
0,1 |
0,3142 |
1 |
2 |
5 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
f, Hz |
fqωG’2π |
|
|
|
|
|
|
Hisob |
Ar, dB |
|
|
|
|
|
|
O’lchov |
U1, B |
|
|
|
|
|
|
U2, B |
|
|
|
|
|
|
|
Ai, dB |
|
|
|
|
|
|
2.2. Ikki zvenoli m q 1 bo’lgandagi RC – YuChFning berilgan sxemasi (14.1,b-rasm) va elementlarining parametrlari (RqN kΩ, SqN nF, bunda N - talaba tartib nomer) bo’yicha quyidagilarni hisoblang:
- O’Y chegaraviy chastotasi fc, m q1 bo’lganda quyidagi ifoda bilan
ωcq 2,6721G’(RC) q 2,6721G’τ, τqRC; (14.17)
fcq ωcG’2πq2,6721G’(2π·τ)q0,4253G’τ; (14.18)
- q0,1-10 chastota oralig’ida chastotaviy tavsifni A(f) (14.10) ifoda yordami bilan.
Hisoblashlar natijalarini 14. 2-jadvalga kiriting.
14.2-jadval
ωcq q2,6721G’τ |
|
0,1 |
0,5 |
1 |
2,6721 |
5 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
f, Gts |
fqωG’2π |
|
|
|
|
|
|
Hisob |
Ar, dB |
|
|
|
|
|
|
O’lchov |
U1, B |
|
|
|
|
|
|
U2, B |
|
|
|
|
|
|
|
Ai, dB |
|
|
|
|
|
|
3. Ishni bajarish tartibi
3.1. Ikki zvenoli RC-QChF LAChT o’lchash
3.1.1. 14.7-rasmda keltirilgan ikki zvenoli RC-QChFning sxemasini yig’ing.
14.7-rasm. Ikki zvenoli RC-FNChning LAChT A(f)ni o’lchov sxemasi
FNChning kirishiga ichki qarshiligi Riq 600 Om bo’lgan G2 garmonik kuchlanish generatori ulangan. Filtrning kirish kuchlanishi U1 votmetr V1 yordamida va chiqish kuchlanishi U2 voltmetr V2 yordamida o’lchanadi. Bunda generator chiqishiga imkon qadar maksimal kuchlanish o’rnatiladi.
3.1.2. O’tkazish yo’lagi (O’Y) va to’sish yo’lagi (TY)da FNChning kirish U1 va chiqish U2 kuchlanishlarini quyidagi chastotalarda o’lchang
f q 0,1fc; 0,5fc; fc; 2fc; 5fc; 10fc.
Ko’rsatilgan chastotalarda filtr kuchlanishining susayish qiymatini 14.18-ifoda bo’yicha hisoblang
A (f) q 20lg U1G’U2, dB. (14.18)
Hisoblash natijalarini 14.1-jadvalga kiriting. O’Yning 1G’ darajali maksimal qiymatdagi chegaraviy chastotasi fc ni o’lchang. Hisoblangan va o’lchangan fc chastotalar qiymatlarini taqqoslang.
3.2. Ikki zvenoli RC-YuChF LAChT o’lchash
3.2.1. 14.8-rasmda keltirilgan ikki zvenoli RC-YuChFning sxemasini yig’ing.
3.2.2. RC-YuChFning LAChT A(f) bog’lanishini yuqoridagi banddagidek o’lchang. V2 o’lchash va A(f) ni hisoblash natijalarini 14.2-jadvalga kiriting.
YuChF O’Yning 1G’ darajali maksimal qiymatidagi chegaraviy chastotasi fc o’lchang. Chastotaning hisoblangan va o’lchangan qiymatlarini taqqoslang.
4. Hisobotning tarkibi
4.1. Ishning nomi va maqsadi.
4.2. Zanjir sxemalari va elementlarining parametrlari.
4.3. Dastlabki hisoblar.
4.4. Hisoblangan va eksperimental o’lchangan QChF va YuChFning LAChT A(f) lari birgalikda chizilgan grafiklari.
4.5. Nazariy va eksperimental tadqiqotlar natijalari bo’yicha xulosalar.
5. Nazorat savollari
5.1. Passiv RC-filtrlarning qanday afzalliklari va kamchiliklari mavjud?
5.2. Bir zvenoli va ikki zvenoli RC-QChF va YuChF sxemalari shakli qanday?
5.3. RC-QChF va YuChF LAChT A() qanday ifodalar yordamida hisoblanadi?
5.4. O’tkazish yo’lagi chegaraviy chastotasi nima va bir zvenoli va ikki zvenoli RC-QChF va YuChF uchun u qanday aniqlanadi?
5.5. RC-QChF va YuChF LAChT A() shakli qanday?
5.6. RC-QChF va YuChF LAChT A() qanday o’lchanadi?
5.7. RC-QChF va YuChF O’Y va TYning chegaraviy chastotalarini qanday o’lchash mumkin?
15-LABORATORIYa IShI
BATTERVORT VA ChEBIShEV PASSIV LC-QChFNING TADQIQOTI
Ishning maqsadi - Battervort va Chebishevning passiv quyi chastota LC-filtrlarining hisoblash-eksperimental tadqiqoti.
1. Nazariy ma’lumotlar
Elektr filtri (EF) deb, kuchsizlanishsiz (so’nishsiz) yoki kam kuchsizlanish (so’nish) bilan kuchlanish (tok) tebranishlarining biror chastotalarini o’tkazuvchi, qolgan chastotalardagi kuchlanishni (tokni) katta so’nish bilan to’suvchi to’rtqutblikka (TQ) aytiladi. Ular bazi tebranishlarni ajratish yoki To’sish (yo’qotish) uchun, kanallarni ajratish, signal spektrini shakllantirish (aniqlashtirish) uchun ishlatiladi. EF ko’p kanalli, radiotexnik uzatish tizimlari, o’lchovchi apparatlar, radio uzatkichlar kaskadlari, radio qabul qilgichlar va h.k. tarkibiga kiradi.
Ishchi so’nish kam bo’lgan chastota diapazoni (AI ≤ ∆A) o’tkazish yo’lagi (O’Y) deyiladi. Ishchi so’nish katta bo’lgan chastota diapazoni (AI ≥ ∆AS) esa o’tkazmaslik (to’sish) yo’lagi (TY) yoki ushlab qolish yo’lagi deyiladi.
O’Y va TY joylashishiga qarab EFni quyidagi turlarga ajratiladi:
a) quyi chastota filtri (QChF) tokni (kuchlanishni) malum chegaraviy chastotagacha f1 (15.1,a-rasm) bo’lgan yo’lakda o’tkazuvchi;
b) tokni chegaraviy chastota f1 dan boshlab, cheksizlikkacha bo’lgan chastota yo’lagida (15.1,b-rasm) o’tkazuvchi yuqori chastota filtrlari (YuChF);
v) fg1 dan fg2 gacha bo’lgan chastota yo’lagida (15.1,v-rasm) kuchlanishni (tokni) o’tkazuvchi yo’lak filtrlari (YF);
15.1-rasm. QChF (a), YuChF (b), YF (v) va RF (g)
ishchi kuchsizlanish chastotaviy tavsiflari
15.2-rasmda EFlarning struktura sxemalaridagi belgilanishlari ko’rsatilgan.
Sxemalarda elektr elementlarining qo’llanilishiga ko’ra EFlar quyidagilarga ajratiladi:
a) induktivligi L bo’lgan induktiv g’altakdan va sig’imi C bo’lgan kondensatordan iborat LC-filtrlar;
b) qarshiligi R bo’lgan rezistor va sig’imi C bo’lgan kondensatordan iborat LC-filtrlar.
Sxemalarda elektr elementlarining qo’llanilishiga ko’ra EFlar quyidagilarga ajratiladi:
a) induktivligi L bo’lgan induktiv g’altakdan va sig’imi C bo’lgan kondensatordan iborat LC-filtrlar;
b) qarshiligi R bo’lgan rezistor va sig’imi C bo’lgan kondensatordan iborat LC-filtrlar.
QChF (a), YuChF (b), YF (v) va RF (g)
Sxemalarda elektr elementlarining qo’llanilishiga ko’ra EFlar quyidagilarga ajratiladi:
a) induktivligi L bo’lgan induktiv g’altakdan va sig’imi C bo’lgan kondensatordan iborat LC-filtrlar;
b) qarshiligi R bo’lgan rezistor va sig’imi C bo’lgan kondensatordan iborat LC-filtrlar.
LC-filtrlar birnecha o’nlab Gerts (Hz.) bo’lgan chastotadan birnecha Megagerts (MHz.) gacha chastota oraliqlarida ishlatilatish uchun qo’llaniladi; RC-filtrlar - birnecha Hz.dan birnecha yuzlab kHz.gacha chastotalarda ishlatilatiladi.
EF uchun muhim tavsiflardan biri - uning tanlovchanligini aniqlovchi ishchi kuchsizlanishning chastotaviy tavsifi A(f) hisoblanadi. O’Y va TYlarining chegaralanish darajasi shu tavsifning nishabligi bilan xarakterlanadi, TYdagi kuchsizlanish TYda bo’lgan shovqinlanish darajasi bilan aniqlanadi.
15.3-rasm. Cxema vklyucheniya LC-filtra
Passiv LC-filtrni sintez qilganda quyidagi ifodadan aniqlanadigan me’yorlangan uzatish funktsiyasi tushunchasidan foydalanadilar
(15.1)
bunda - TQning chiqish klemmalariga (15.1,a-rasm) ulangan yuklanish qarshiligi R2da ajralib chiqayotgan quvvat; - generatorning u bilan moslashtirilgan R1qR2 yuklanishga (15.1,b-rasm) uzatishi mumkin bo’lgan maksimal quvvat. R2 va Rm ni (15.1) ga qo’yib quyidagini hosil qilamiz:
(15.2)
Ishchi uzatish doimiysi
. (15.3)
Ishchi kuchsizlanish
(15.4)
Agar R2 q R1qR bo’lsa, ishchi kuchsizlanish quyidagi ifoda yordamida hisoblanadi
(15.5)
Fazaning ishchi doimiysi
(15.6)
Shuni ta’kidlash zarurki, (15.5) va (15.6) ifodalar amaliyotda passiv TQlar (filtrlar, korrektorlar va h.k.) ishchi kuchsizlanish A va fazaning ishchi doimiysi Vni o’lchashda qo’llaniladi.
2. Dastlabki hisoblashlar
Quyida keltirilgan 15.1-jadval talablarini bajarilsin va u to’ldirilsin.
¹ |
EF turi |
DA, dB |
AS, dB |
R, Ω |
fG, kHz |
fS, kHz |
¹ |
EF turi |
DA, dB |
AS, dB |
R, Ω |
fG, kHz |
fS, kHz |
1 |
Bat |
3 |
13 |
50 |
1 |
2 |
6 |
Cheb |
2 |
19 |
100 |
6 |
12 |
2 |
Cheb |
2 |
15 |
50 |
2 |
4 |
7 |
Bat |
3 |
16 |
150 |
7 |
14 |
3 |
Bat |
3 |
14 |
75 |
3 |
6 |
8 |
Cheb |
2 |
21 |
150 |
8 |
16 |
4 |
Cheb |
2 |
17 |
75 |
4 |
8 |
9 |
Bat |
3 |
18 |
300 |
9 |
18 |
5 |
Bat |
3 |
15 |
100 |
5 |
10 |
10 |
Cheb |
2 |
25 |
300 |
10 |
20 |
- chastota kesimi fg q … kHz. ;
- to’sish yo’lagi chegaraviy chastotasi fs q … kHz.;
- O’Yning maksimal joiz bo’lgan kuchsizlanishi ΔA q … dB;
- to’sish oralig’ida kuchsizlanishning minimal joiz qiymati AS q …dB;
- generator ichki qarshiligi va yuk qarshiligi qiymatlari
R1 q R2 q Rq… Ω.
Quyidagilarni aniqlang:
2.1. Battervort QChF prototipi (PChFP) tartibi n quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi
(15.7)
Battervort PChFP tartibi n quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi
(15.8)
bunda n eng yaqin katta butun son qiymatigacha butunlashtiriladi; Ωs q G’ - PChFPning TY chegaraviy me’yoriy chastotasi.
2.2. Filtr tartibi n aniqlagandan so’ng, masalan nq3, PChFP ning ikki sxemasini tuzish mumkin: T- simon (15.4,a-rasmga qarang) va P-simon (15.4,b-rasm).
15.4-rasm. Uchinchi tartibli (nq3) Battervort va Chebishev PChFP
2.3. QChFP elementlarining me’yorlashtirilgan ℓi, ci parameirlari qiymatlarini 15.2-jadvaldan 15.3-jadvalga ko’chirib yozing.
Battervort QChFP elementlari parametrlari
15.2-jadval
n |
c1 qℓ1 |
ℓ2q c2 |
c3qℓ3 |
c4qℓ4 |
c5qℓ5 |
ℓ6q c6 |
c7qℓ7 |
ℓ8q c8 |
1 |
2,0000 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1,4142 |
1,4142 |
|
|
|
|
|
|
3 |
1,0000 |
2,0000 |
1,0000 |
|
|
|
|
|
4 |
0,7654 |
1,8478 |
1,8478 |
0,7654 |
|
|
|
|
5 |
0,6180 |
1,6180 |
1,6180 |
1,6180 |
0,6180 |
|
|
|
Chebishev QChFP elementlari me’yorlashtirilgan parametrlari
15.2-jadval
ΔA, dB |
n |
c1 qℓ1 |
ℓ2q c2 |
c3qℓ3 |
c4qℓ4 |
c5qℓ5 |
ℓ6q c6 |
c7qℓ7 |
0,5 |
3 |
1,596 |
1,097 |
1,596 |
|
|
|
|
5 |
1,706 |
1,230 |
2,541 |
1,230 |
1,706 |
|
|
|
1,0 |
3 |
2,024 |
0,994 |
2,024 |
|
|
|
|
5 |
2,135 |
1,091 |
3,001 |
1,091 |
2,135 |
|
|
|
2,0 |
3 |
2,711 |
0,833 |
2,711 |
|
|
|
|
5 |
2,831 |
0,899 |
3,783 |
0,899 |
2,831 |
|
|
|
7 |
2,865 |
0,912 |
3,877 |
0,954 |
3,877 |
0,912 |
2,865 |
|
3,0 |
3 |
3,349 |
0,712 |
3,349 |
|
|
|
|
5 |
3,481 |
0,762 |
4,538 |
0,762 |
3,481 |
|
|
2.4. Filtrning real sxemasini tuzing.
Battervort va Chebishevning uchinchi tartibli (nq3) real (me’yorlanmagan) parametrli QChF sxemalari 15.5-rasmda keltirilgan.
15.5-rasm. Battervort va Chebishevning T- simon kirishli -a) va P – simon kirishli - b) QChF real sxemalari
2.5. Me’yorlangan induktivlik va sig’imlardan me’yorlanmagan ga o’tish koeffitsientlarini hisoblash
2.6. QChF Li , Ci elementlarining real parametrlarini quyidagi ifodalar yordamida hisoblanadi
(15.9)
2.7. Ishchi kuchsizlanish A(f) ning f q 0,1fg ; 0,5 fg ; fg ; 1,5fg ; fs ; 1,5 fs chastotalardagi chastotaviy tavsifini hisoblanadi.
Battervort filtrlari bo’lganda ishchi kuchsizlanishning chastotaviy tavsifi quyidagi ifoda yordamida hisoblanadi
(15.10)
bunda - me’yorlangan chastota; - O’Y dagi kuchsizlanish notekisligi.
Chebishev filtrlarining O’Y (0 ≤ ≤ 1) dagi ishchi kuchsizlanishning chastotaviy tavsifi quyidagi ifoda bilan aniqlanadi
; (15.11)
to’sish yo’lagida esa
. (15.12)
Hisoblashlar natijalari 15.4-jadvalga kiritiladi.
QChF LAChT A(f) ni hisoblash va o’lchash
15.4-jadval
f |
0,1fg |
0,5fg |
fg |
1,5f |
fs |
1,5fs |
|
f, kHz |
|
|
|
|
|
|
|
Hisob |
Ar, dB |
|
|
|
|
|
|
O’lchov |
U1, V |
|
|
|
|
|
|
U2, V |
|
|
|
|
|
|
|
Ai, dB |
|
|
|
|
|
|
15.6-rasmda Battervort va Chebishev uchinchi tartibli (nq3) QChFning ishchi kuchsizlanishi chastotaviy tavsiflari A(f) keltirilgan.
3. Eksperimental qism
3.1. Ishchi kuchsizlanish chastotaviy tavsifi
A(f)ni ikki voltmetr yordamida o’lchash
15.7-rasmda tasvir-langan Battervort QChF sxemasini yig’ing. Genera-tor G1 chiqishida V1 volt-metr bilan nazorat qili-nuvchi U1q1 V. kuchlanishni o’rnating. Filtrning kirish va chiqishida zarur bo’lgan R1 q R2 q R qiymat-dagi qarshiliklarni o’rna- 15.7-rasm. QChF ishchi kuchsizlanish
ting. Filtr kirishida U1 va chastotaviy tavsifini o’lchash sxemasi
chiqishida U2 kuchlanishlarni
o’lchash yo’li bilan f q 0,1fg ; 0,5fg; fg; 1,5fg ; fs ; 1,5fs chastotalarda ishchi kuchsizlanishning bog’lanishini o’lchab oling.
O’lchangan qiymatlar orqali yordamida ishchi kuchsizlanish quyidagi ifoda bilan hisoblanadi
Hisolashlar va o’lchovlar natijalari 15.4-jadvalga kiritiladi.
4. Hisobotning tarkibi
4.1. Ishning nomi va maqsadi.
4.2. 15.4-rasmda keltirilgan Battervort QChF va uning chastotaviy tavsifi A(f) ni dastlabki hisolash.
4.3. Natijalari 15.4-jadvalga kiritilgan hisoblash va o’lchovlar.
4.4. 15.4-jadvalda keltirilgan ma’lumotlar asosida qurilgan hisoblangan va eksperimental chastotaviy tavsiflar A(f) grafiklari.
4.5. Battervort va Chebishev passiv LC-filtrlar tadqiqotining natijalari bo’yicha xulosalar.
5. Nazorat savollari
5.1. Ishchi kuchsizlanish chastotaviy tavsifi nima?
5.2. Ishchi kuchsizlanish chastotaviy tavsifi qanday o’zgaradi?
5.3. QChF prototipi tartibi nima va u Battervortning QChF, YuChF, O’F va RF lari uchun qanday aniqlanadi?
5.4. Chebishevning QChF, YuChF, O’F va RF lari uchun QChF prototipi tartibi qanday aniqlanadi?
5.5. Battervort va Chebishev QChF prototipi elementlari parametrlari qanday aniqlanadi?
5.6. Berilgan QChF prototipi me’yorlangan parametrlari bo’yicha QChF real parametrlari qanday aniqlanadi?
BATTERVORT VA ChEBIShEV ARC-QChFNING TADQIQOTI
Ishning maqsadi - Battervort va Chebishev ARC QChFni hisob eksperimental tadqiqoti.
1. Nazariy ma’lumotlar
Aktiv RC (yoki ARC) filtrlar RC-zanjir bilan aktiv (kuchaytirgich) elementlarining birikmasidan iborat. Kuchaytirgich elementi sifatida elektron lampalar, tranzistorlar, aksariyat operatsion kuchaytirgichlar (OK) qo’llanadi. OKlar kirish qarshiliklari yuqori bo’lgan ikki kirishga va chiqish qarshiligi kichik bo’lgan bir chiqishga ega. Kirishlardan biri invertorlash xususiyatiga egadir. ARC-zanjirlarda uzatish funktsiyasini amalga oshirish uchun 2-tartibdan yuqori bo’lmagan (n ≤ 2) uzatish funktsiyalar ko’paytmasi sifatida tasvirlash bilan bajariladi, ya’ni
q
Ikkinchi tartibli har bir uzatish funktsiyasi Hk(p) invertorlanmaydigan OKli ARC-zveno (16.1,a-rasm) bilan ifodalanishi mumkin. H(p) uzatish funktsiyasi toq tartibli bo’lganda filtr sxemasi tarkibida 2-tartibli ARC-zveno bilan bir qatorda (16.1,a-rasm), yana bitta passiv 1-tartibli RC-zveno (16.1,a-rasm) mavjud bo’ladi.
16.1-rasm. Ikkinchi tartibli QChFning ARC-zvenosi sxemasi(a)
va birinchi tartibli passiv RC-zvenoning sxemasi (b)
Bu zvenolarning kuchlanish bo’yicha me’yorlashgan operator funktsiyalari quyidagi ifoda bilan aniqlanadi:
(16.1)
(16.2)
bunda - me’yorlangan kompleks chastota.
Battervort va Chebishev 2-tartibli QChF ARC-zvenoning va 1-tartibli passiv RC-zvenoning me’yorlashtirilgan uzatish funktsiyalari quyidagi shaklga ega:
(16.3)
(16.4)
Battervort filtrlarining me’yorlashtirilgan polinomlari filtr tartibi n ning turli qiymatlari uchun 16.2-jadvalda, Chebishev filtri uchun esa 16.3-jadvalda keltirilgan.
Ushbu (16.1) ifodani (16.3) bilan, (16.2)ni (16.4) bilan taqqoslash orqali ikkinchi tartibli ARC-zveno elementlarining me’yorlashtirilgan parametrlarini aniqlash imkonini beruvchi ifodalarni hosil qilamiz
Agar sig’im qiymatiga me’yorlashtirilgan miqdor qo’ysak, u holda kuchaytirgichning me’yorlashtirilgan qarshiliklari va kuchayish koeffitsienti quyidagi ifodalar yordamida aniqlanadi
. (16.5)
ARC QChFning real parametrlarini aniqlash uchun, ya’ni hisoblab topilgan me’yorlashtirilgan qiymatlarlarini me’yorsizlash koeffitsi-entlari ga ko’paytirish zarur. 1-5 laboratoriya stendlari uchun q5nF, 6-10 stendlari uchun q10 nF.
Qarshiliklarni me’yorsizlash koeffitsienti quyidagi ifoda yordamida aniqlanadi
. (16.6)
ARC-filtr elementlarining real parametrlari quyidagi ifodalar yordamida aniqlanadi:
(16.7)
QChF ARC-filtrning natijaviy sxemasi 2-tartibli ikki ARC-zanjir kaskad ulashi natijasida hosil bo’ladi. ARC-filtr toq tartibli bo’lganda sxema tarkibida 1-tartibli QChFning bitta passiv RC-zveno ham qatnashadi. Masalan, beshinchi tartibli sxema (nq5) bo’lganda Battervort va Chebishev QChF ARC-zanjiri sxemasi 16.2-rasmda keltirilgan ko’rinishda bo’ladi.
16.2-rasm. 5-tartibli (n q 5) Battervort va Chebishev QChF ARC-sxemasi
Bunday kuchaytirgichning kirish qarshiligi cheksiz katta bo’lib, chiqish qarshiligini nolga teng deyish mumkin. Shu sababli ko’rilayotgan ARC-sxemalarda istalgan zveno parametri o’zgartirilsa, boshqa zvenolar chastotaviy tavsiflariga ta’sir ko’rsatmaydi, ya’ni zvenolar bir-biriga ta’sir qilmaydi. Filtrning bunday qo’llanishi kaskadli «bog’lanmagan» deb ataladi. Bunday kuchaytirgichning kuchaytirish koeffitsienti (16.3,b-rasm)
Kiq (16.8)
16.3-rasm. Filtr sxemalari: a) – kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti cheksiz () bo’lgan OK; b) – kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti chekli; v) - uning shartli belgisi
16.3,b-rasmdagi sxemani koeffitsientning talab etilgan Ki qiymatida amaliy tatbiq etish uchun qarshilikdan biri, masalan R3q1kΩ berilgan, ik-kinchisi esa quyidagi ifoda bilan aniqlanishi zarur .
Shuni e’tiborga loish lozim-ki, OKda kuchlanish qiymatining kuchayishi sababli, ARC va passiv LC-filtrlarning chastotaviy tavsiflari o’z-aro faqat 20lg(1G’K)ga teng bo’lgan o’zgarmas qiymatga farq qiladi, bunda -barcha kaskad ulangan ARC-zvenolarning natijaviy kuchaytirish koeffitsienti. Shuning uchun, ARC-filtrlar uchun A(f) chastotaviy tavsiflarni hisoblash, passiv LC-filtrlarniki hisoblashdagi ifodalardan foydalanish mumkin. Bunda hisoblash natijalariga tuzatish koeffitsientlarini 20Lg(K) kiritish (16.4-rasmga qarang) zarur
- Battervort filtri uchun: A(Ω) q 10Lg(1Qε2Ω2n)-20Lg(K), dB; (16.9)
- Chebishev filtri uchun: dB, (16.10)
bunda
Ω q fG’fg – me’yorlashtirilgan (nisbiy) chastota; fg – o’tish yo’lagi (O’Y) ning chegaraviy chastotasi; - O’Yning (ΔAq3 dB εq1 bo’lgandagi) kuchsizlanish notekisligi; ΔA– O’Y kuchsizlanishi maksimal joiz qiymati; n – QChFning tartibi – prototipi (QChFP); Tn(Ω)– Chebishevning n–tartib polinomi.
- O’Yda 0≤Ω≤1 Tn(Ω) q cos(n arccos (Ω));
- TYda Ω≥1 Tn(Ω) q ch(n arch (Ω)).
LAChT A(f) grafigidan (16.4-rasm) ko’rinadiki, ARC-filtrlar O’Yda manfiy kuchsizlanishga (A<0) ega ekan. Bu esa kuchlanishning kuchayishi demakdir. Ushbu ta’kidlash faqat ARC – filtr kirishi ichki qarshiligi nolga teng bo’lgan manbaga ulanganda, filtrning chiqishi esa cheksiz katta yuklanish qarshiligiga (-yuksiz ishlash rejimi) ulanganda haqli bo’ladi.
2. Dastlabki hisoblash
2.1. Laboratoriya stendi berilgan raqami, variant raqami va filtr turiga ko’ra (16.1-jadval) QChFning ARC-zanjirga talablar ni ko’chirib yozing.
16.1-jadval
¹ |
EF tkri |
DA, dB |
AS, dB |
fG, kHz |
fS, kHz |
1 |
Bat |
3 |
13 |
1 |
2 |
2 |
Cheb |
2 |
15 |
1 |
2 |
3 |
Bat |
3 |
14 |
2 |
4 |
4 |
Cheb |
2 |
17 |
2 |
4 |
5 |
Bat |
3 |
15 |
3 |
6 |
6 |
Cheb |
2 |
19 |
3 |
6 |
7 |
Bat |
3 |
16 |
4 |
8 |
8 |
Cheb |
2 |
21 |
4 |
8 |
9 |
Bat |
3 |
18 |
5 |
10 |
10 |
Cheb |
2 |
25 |
5 |
10 |
QChFP tartibini quyidagi ifoda yordamida hisoblang
- Battervort filtri uchun (16.11)
- Chebishev filtri uchun , (16.12)
bunda Ωs q fs G’ fg - TYning meyorlashtirilgan (nisbiy) chegaraviy chastotasi.
2.2. Hisoblangan filtr tartibi n bo’yicha 16.2-jadvaldan Battervort QChFPning me’yorlashtirilgan uzatish funktsiyasi Hi(s)ning koeffitsientlari αi va βi olinadi, 16.3-jvdvaldan esa Chebishev filtri bo’yicha qiymatlar olinadi.
Battervort QChF ARC me’yorlashtirilgan parametrlarining 1- va 2-tartib polinomi koeffitsientlari va
16.2-jadval
n |
β0 |
α1 |
β1 |
α2 |
β2 |
K1 |
K2 |
Ȓ0 |
Ȓ1 |
Ȓ2 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|
1,0000 |
|
|
2 |
|
1 |
1,4142 |
|
|
1,5858 |
|
|
1,0000 |
|
3 |
1 |
1 |
1 |
|
|
2,0000 |
|
1,0000 |
1,0000 |
|
4 |
|
1 |
0,7654 |
1 |
1,8478 |
2,2346 |
1,1522 |
|
1,0000 |
1,0000 |
5 |
1 |
1 |
0,6180 |
1 |
1,6180 |
2,3820 |
1,3820 |
1.0000 |
1,0000 |
1,0000 |
ΔAq2 dB bo’lganda Chebishev ARC QChFning me’yorlashgan parmetrlari va 1-hamda 2-tartibli polinomlarning koeffitsientlari
16.3-jadval
n |
β0 |
α1 |
β1 |
α2 |
β2 |
K1 |
K2 |
Ȓ0 |
Ȓ1 |
Ȓ2 |
2 |
|
1,2150 |
0,9766 |
|
|
2,1140 |
|
|
1,1023 |
|
3 |
2,7108 |
1,1266 |
0,4163 |
|
|
2,6078 |
|
2,2108 |
1,0614 |
|
4 |
|
1,0768 |
0,2259 |
4,5134 |
2,2857 |
2,7823 |
1,9241 |
|
1,0377 |
2,1245 |
5 |
4,5809 |
1,0502 |
0,1417 |
2,5436 |
0,8981 |
2,8617 |
2,4369 |
4,5809 |
1,0248 |
1,5949 |
2.3. ARC QChFning sxemasini tasvirlang va (16.5), (16.6), (16.7) ifodalar bo’yicha bu filtr elementlari haqiqiy parametrlarini aniqlang.
2.4. ARC QChFning ishchi kuchsizlanishi A(f) ni 0,5 ƒcheg; ƒcheg; ƒS; 2 ƒS chastotalarda (16.9) ifoda bo’yicha Battervort filtri uchun, (16.10) ifoda bo’yicha Chebishev filtri uchun hisoblang. Hisob natijalarini 16.4-jadvalga kiriting.
Kuchsizlanish A(f) LAChT o’lchash
16.4-jadval
f |
0,2fg |
0,5fg |
fg |
1,2fc |
fs |
2fs |
f, kGts |
|
|
|
|
|
|
U1, V |
|
|
|
|
|
|
U2, V |
|
|
|
|
|
|
Ai, dB |
|
|
|
|
|
|
Ar, dB |
|
|
|
|
|
|
3. Eksperimental ishni bajarish
3.1. Hisoblangan ARC-filtr sxemasini chizing va yig’ing. Filtr tartibi nq3 bo’lganda 16.4-rasmda keltirilgan shaklga ega bo’ladi.
16.4-rasm. Uchinchi tartibli (nq3) ARC QChFning chastotaviy tavsifi A(f) ni o’lchash sxemasi
3.2. Barcha asboblarni yoqing (generator G1, V1 va V2 voltmetrlar).
3.3. Ikkita voltmetr yordamida fq0,5 ƒcheg; ƒcheg; 1,2 ƒcheg; ƒS ; 2 ƒS chastotalarda filtrning ishchi kuchsizlanishini o’chang.
Buning uchun har bir chastotada generatorning chiqish sozlovchisi yordamida voltmetr bo’yicha Ukirq1 V. kuchlanish o’rnating.
ARC-filtr yuksiz ishlash rejimida bo’lgani sababli kuchlanish bo’yicha o’lchangan ishchi kuchsizlanish quyidagi ifoda bo’yicha aniqlanadi
Aiq20lg(U1G’U2), dB. (16.8)
O’lchov natijalarini 16.4-jadvalga kiriting.
16.4-jadval natijalari bo’ytcha Ar(f) grafigini hisoblash va eksperiment Ai(f) natijalari bo’yicha quring.
4. Nazorat savollari
4.1. QChFning birinchi, ikkinchi va uchinchi tartibli ARC-sxemalarining shakllari qanday?
4.2. Beshinchi tartibli (n q 5) Battervort va Chebishev QChF ARC-zanjirlari chastotaviy tavsiflari A(f) qanday shaklga ega?
4.3. Chebishevning QChF ARC hisoblashning algoritmt qanday?
4.4. Battervort va Chebishev QChFning tartibini qanday hisoblash mumkin?
4.5. QChF ARC ishchi kuchsizlanishi A(f) qanday o’lchanadi?
4.6. Battervortning QChF ARC A(f) ni qanday hisoblanadi?
4.7. Chebishevning QChF ARC A(f) ni qanday hisoblanadi?
4.8. Aktiv RC- va passiv LC-filtrlarning A(f) nima bilan farqlanadilar?
17-LABORATORIYa IShI
OPERATsION KUChAYTIRGIChLI RC-AVTOGENERATOR TADQIQOTI
Ishning maqsadi – laboratoriya stendida VIN ko’prigidan foydalanib invertorsiz operatsion kuchaytirgichi (OK) bo’lgan RC-avtogeneratorining nazariy va eksperimental tadqiqotini o’tkazish; o’z-o’zini qo’zg’otish shartlarining va generatsiya chastotasi RC-element parametrlariga bog’liqligining eksperimental tadqiqoti.
Tashqi ta’sir bo’lmagan holatda elektr tebranishlarini mustaqil hosil qiluvchi aktiv elektr zanjirlari avtogeneratorlar deyiladi. Ularda aktiv elementlar sifatida elektron lampalar, tranzistorlar, OKlar ishlatiladi. Yuqori chastotali avtogeneratorlarda passiv elementlar sifatida LC-elementlar qo’llaniladi; quyi chastotalarda esa – RC-elementlar ishlatiladi.
Avtogeneratorlar chiqishidagi o’zgaruvchan kuchlanishning bir qismini avtogenerator kirishiga uzatuvchi musbat teskari bog’lanish (TB) natijasida elektr (elektromagnit) tebranishlarini ishlab chiqaradilar. Bu hodisa faqat tebranuvchan energiyaning ortishi quvvat isroflaridan katta bo’lgandagina sodir bo’ladi. Bunda boshlang’ich tebranishlarning amplitudasi ortib boradi.
Avtogeneratorlar radio uzatish va radio qabul qilish qurilmalarida, simli elektr aloqada va o’lchash texnikasida qo’llaniladi.
Avtogenerator (o’zgaruvchan tok) umumlashtirilgan struktura sxemasi (17.1,a-rasm) tarkibida kompleks uzatish koeffitsienti
bo’lgan kuchaytirgich va kompleks uzatish koeffitsientiga teng bo’lgan TB mavjud.
17.1-rasm. Avtogeneratorning umumlashtirilgan struktura sxemasi (a) va kuchaytirgichning va TB zanjirining kaskad (b) ulanishi
Agar so’nmas garmonik tebranishlarni saqlab qolish uchun 17.1,b-rasmdagi ochiq sxema chiqishidagi kuchlanish kirishidagi kuchlanishga teng bo’lishi zarurligini, ya’ni e’tiborga olsak, u holda ochiq sxemaning kompleks uzatish koeffitsienti quyidagiga teng bo’ladi:
H(jw)qU3G’U1q1, (17.1)
yoki
H(jw)qK(jw)b(jw) q K(w)b(w)) q
q K(w)b(w)e jq1. (17.2)
bundan so’nmas tebranishlar hosil qilishning ikki sharti kelib chiqadi:
K(w)b(w) q1; (17.3)
jk(w) Q jb(w) q 0,2p,..., k2p. (17.4)
Birinchi shart (17.3) amplitudalar balansi sharti deyiladi va statsionar rejimda ochiq tizimning uzatish koeffitsienti birga teng ekanligini bildiradi. (17.4) ifoda fazalar muvozanati sharti deyiladi va ushbu zanjir bo’ylab o’tganda bir xil fazali tebranish olinishini bildiradi.
Amaliyotda, fazo-balans zanjiri-VIN ko’prigi sifatida ishlatiladigan invertorsiz TBli RC-avtogenerator sxemasi keng qo’llanadi (17.2-rasm).
17.2-rasm. Fazobalans zanjiri sifatida most-Vin qo’llanilgan
invertorlamaydigan OK asosidagi RC-avtogenerator sxemasi
Agar, mos ravishda, RC parallel va ketma-ket tashkil etuvchilarining kompleks qarshiliklarini quyidagicha belgilasak
Z1qRQ1G’jωC i Z2q(RG’ jωC)G’(RQ1G’jωC),
u holda TB zanjirining kuchlanishni uzatish kompleks koeffitsienti
β(jω)qU3 G’U2q Z2G’(Z1Q Z2)q1G’(1Q Z1G’ Z2) q1G’[3Qj(ωRC-1G’ωRC)] q
q1G’[3Qj(ωG’ω0-ω0 G’ω)] qq(1G’3)G’[1Qj(1G’3)(ωG’ω0-ω0G’ω)] q
q(1G’3)G’[1QjQ(ωG’ω0-ω0 G’ω)] q(1G’3)G’(1Qjξ) q b(w, (17.5)
bunda ω0 q1G’RCq1G’τ – kvazirezonans burchak chastotasi, uning qiymati generatsiya chastotasiga teng;
f0 q ω0G’2π q 1G’2π RC – avtogenerator chastotasi; (17.6)
τ q RC – vaqt doimiysi;
ξqQ(ω G’ω0 - ω0 G’ ω)qQ(f G’ f0 - f0 G’ f) – umumlashtirilgan nosozlik; (17.7)
b(w) q (1G’3) G’q (1G’3)G’ - TB zanjiri AChT; (17.8)
φβ(f) q - arc tg[Q(f G’ f0 – f0 G’ f)] q - arc tg ξ – FChX tsepi OS. (17.9)
β(jω) (17.5) bog’lanish aslligi Qq1G’3 ga teng bo’lgan parallel tebranish konturining bog’lanish Z(jω) ga o’xshashdir.
Ishlab chiquvchi tebranish chastotasi f0 da TBli faza balans zanjirining uzatish koeffitsienti b(f0) maksimal bo’lib (17.5), (17.8) ifodalariga asosan b(f0)q1G’3 ga teng.
Amplitudalar tengligi shartiga asosan, uzatish koeffitsienti K(f0)q q1G’b(f0) q3 bo’lganligi uchun, avtogenerator o’z-o’zining o’yg’otishi uchun K(f0)>3 sharti bajarilishi zarur ekan.
TB li zanjir uzilgan holatida (17.1,b-rasm) kuchaytirish koeffitsienti K(w)q3 bo’lgan kuchaytirgich bilan b(w) AChTli TBli RC-zanjir fazosiljituvchi zanjir hosil bo’lgan. Bunday tizimning natijaviy AChTi qo’yidagi ifoda bilan aniqlanadi:
H(w)qK(w)b(w)qq q, (10.10)
TB li zanjir (17.2-rasm) AChT va FChTi
17.3-rasmda keltirilgan.
17.3-rasm. Yuqoridagi 17.2-rasmda Rq1 kOm, Cq0,1 mkF (t = RCq100 mks;
f0q 1,592 kGts) bo’lgandagi TB-zanjirning AChT b(w) (a) va FChT jb(w) (b).
Tajriba shuni ko’rsatadiki, kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti Kq3,015÷3,080 bo’lganda avtogenerator chiqishidagi kuchlanish yaxshi sinusoidal ko’rinishda o’z-o’zining qo’zg’otishning yumshoq rejimi hosil bo’ladi. Avtogeneratorda o’z-o’zini qo’zgotish ta’minlanishi uchun kuchaytirgichning kuchlanish bo’yicha kuchaytirish koeffitsienti Kq3 dan birmuncha katta bo’lishi zarur. KqU2G’U1q1QR2G’R1 kuchaytirish koeffitsientini olish uchun (17.2-rasm) bitta rezistor R1q1kΩ dan foydalanamiz, R2 rezistorni esa ikkita-uchta 2kΩli va (10÷80)Ωli rezistorlarni ketma-ket ulash yo’li bilan hosil qilamiz. Shu holatda o’z-
o’zini qo’zgatishning yumshoq holati ta’minlanadi va avtogenerator chiqishidagi kuchlanish sinusoidal ko’rinishga ega bo’ladi. R2 qarshilikning
17.4-rasm. Kuchaytirish koeffitsienti katta bo’lgan
avtogenerator chiqishidagi kuchlanish shakli
juda katta qiymatida (bu kuchaytirish koeffitsientining katta kuchayishiga mos keladi), avtogeneratorning chiqish kuchlanish OK elementlarining to’yinishi tufayli sinusoidaldan keskin farq qiladi. U yuqoridan va pastdan chegaralangan sinusoidadan iborat (17.4-rasm).
Avtogenerator chiqishidagi kuchlanishning chegaralash darajasi OK ning kuchlanish manbai kuchlanishidan taxminan ±10% kichikroq, ya’ni Uchegq±0,9U0. Laboratoriya ishi bajarilayotgan stendda Uchegq±0,12V. Bu erda shuni ta’kidlash zarurki, kuchaytirish koeffitsientining juda katta qiymati uning inertsionligini nihoyatda oshiradi, natijada avtogeneratorning generatsiyalash chastotasi o’zining nazariy qiymati f0q1G’2πRC ga nisbatan mislsiz kamayib ketishiga olib keladi.
Vin ko’prigiga ega bo’lgan RC-avtogenerator 20Hz dan 200Hz gacha oraliqda ishlaydigan ko’p sonli laboratoriya generatorlarining asosiy elementlari hisoblanadi. Generator chastotasining ohista qayta o’zgarishi (masalan 20÷200 Hz, 200÷2000 Hz va h.z. oraliqlarda) RC-zanjirning ikkala sig’imini o’zgartirish yo’li bilan amalga oshiriladi. Bu ikkala sig’im bitta o’qga ega bo’lgan 2 ta bir xil o’zgaruvchan kondersatorlardan iborat; bitta diapazondan boshqasiga o’tish bu zanjirdagi ikkala rezistorni qayta ulash yo’li bilan bajariladi.
2. Dastlabki hisoblashlar
2.1. Zanjir elementlarining (17.1-jadval) berilgan qiymatlari bo’yicha generatsiya chastotasi f0 ni (17.6) ifoda bo’yicha hisoblang. Natijalarni 17.2-jadvalga kiriting.
17.1-jadval
Variant |
R, kΩ |
C, nF |
Variant |
R, kΩ |
C, nF |
1 |
10 |
100 |
11 |
50 |
5 |
2 |
20 |
50 |
12 |
60 |
2 |
3 |
30 |
20 |
13 |
70 |
1 |
4 |
50 |
10 |
14 |
80 |
2 |
5 |
60 |
5 |
15 |
70 |
5 |
6 |
70 |
2 |
16 |
60 |
10 |
7 |
80 |
1 |
17 |
50 |
20 |
8 |
10 |
50 |
18 |
30 |
50 |
9 |
20 |
20 |
19 |
20 |
100 |
10 |
30 |
10 |
20 |
10 |
50 |
Variantga raqamiga muvofiq Vin ko’prigining parametri (17.1-jadvalga qarang) o’zgaradi. Unga mos ravishda avtogeneratorning chastotasi o’zgaradi. Masalan, Rq10kΩ, Sq5nF bo’lganda (17.2-rasm) sxemada generatsiya chastotasi quyidagiga teng
f0q1G’2ptq1G’2pRCq1G’ (2π104·5·10-9) q 3183,1Hz q 3,1831kHz,
2.2. Yuksiz ishlash rejimidagi zanjirning (17.2-rasm) AChTi va FChTini (17.9) hamda (17.10) ifodalar yordamida 10 ta chastotada hisoblang:
fq0,2 kHz; 0,2f0; 0,5f0; f0; 0,8f0; f0; 1,2f0; 1,5f0; 2f0; 4f0; 120 kHz.
O’lchov natijalarini 17.2-jadvalga kiriting.
N |
Predvaritelno’y raschyot |
Izmereniya |
|||||||
f |
f, kHz |
ξ |
H(f) |
j(f), grad |
U1,V |
U3, V |
H(f) |
j(f), grad |
|
1 |
fmin |
0,2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
0,2f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
0,5f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
0,8f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
1,2f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
1,5f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
2 f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
4 f0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
fmax |
120 |
|
|
|
|
|
|
|
3. Eksperimental ishni bajarish
17.5-rasmda keltirilgan sxemani yig’ing.
17.5-rasm. OKli RC-avtogenerator sxemasi tadqiqoti
Avtogeneratorning chiqishidagi garmonik kuchlanishning ta’sir etuvchi qiymatini raqamli voltmetr V bilan o’lchanadi. Generator sxemasida qarshiliklar R va sig’imlar C parametrlarini 17.1-jadvaldagi berilgan variant asosida o’rnating. Laboratoriya stendi panelining o’ng tomoni pastida joylashgan tumblerni burib, avtogenerator sxemasini manba kuchlanishiga ulang. Ostsillografni yoqib, uning razvyortkasi tezligi va kuchaytirishni o’zgartirib, generatsiyalanayotgan tebranishlar davri T ni o’lchash uchun qulay bo’lgan holatga erishing (17.6-rasm). O’lchangan tebranishlar davri T o’lchangan qiymati bo’yicha avtotebranishlar chastotasi hisoblanadi va 17.2-jadvalga kiritiladi.
17.6-rasm. Garmonik tebranishlar davri T va amplitudasi Um ni aniqlash
Masshtabga rioya qilgan holda, ostsillograf ekranidan avtogeneratr kuchlanishi grafigini chizib oling.
3.2. Uzilgan TBli zanjir uzatish koeffitsientining
AChXsi va FChX sini o’lchash
Generatsiyalanayotgan tebranishlarni o’lchagandan so’ng, 17.2-rasmdagi sxemaga qaytish va kuchaytirgich bilan TB zanjirining kaskad ulangan sxemasi (17.1,b va 17.7-rasm) AChT va FChTning tadqiqotiga o’tish zarur.
17.7-rasm. Uzatish koeffitsienti AChT va FChTsini o’lchash sxemasi
17.7-rasmdagi sxemani hosil qilish uchun 17.3-rasmdagi sxemada TBni OKdan uzish va uni garmonik kuchlanish generatori G1ga ulash zarur. 17.7-rasmdagi sxemada:
G1 - garmonik (sinusoidal) kuchlanish generatori;
V1 - voltmetr kirish kuchlanishi ta’sir etuvchi qiymati U1ni o’lchaydi;
V3 - voltmetr chiqish kuchlanishi ta’sir etuvchi qiymati U1ni o’lchaydi.
AChX ni o’lchash uchun E generator chastotasini ketma-ket o’rnatib (17.2-jadval), har bir qiymat uchun U1,U3 va φ larning o’lchangan qiymatlarini shu jadvalga kiriting. Har bir chastota uchun AChT ning qiymatlarini hisoblab, N(f)q U3G’U1 ularni 17.2-jadvalga kiritamiz.
Hisoblash va o’lchov natijalari bo’yicha AChT N(f) va FChT φ(f) larning grafiklarini chizing. φ(ω) grafikdan foydalanib fazalar balansi sharti bajariladigan φ(f0)q0 eksperimental chastota fqf0 ni aniqlang. f0 generatsiya chastotasining nazariy va tajribada olingan qiymatlarini taqqoslang.
O’tkazilgan tadqiqotlar bo’yicha xulosa qiling.
4. Hisobotning tarkibi
4.1. Ishning maqsadi.
4.2. Sxemalar va hisoblash ifodalari.
4.3. 17.2-jadvalga kiritilgan dastlabki hisoblashlar va eksperimentlar natijalari.
4.4. Uzilgan TB va OKli ARC-avtogeneratorning hisoblash va eksperimental qurilgan AChT H(f) va FChT φ(f) grafiklari.
4.5. Tadkiqoti bajarilayotgan RC‑avtogeneratorning kirish va chiqish kuchlanishlari grafiklari.
4.6. Dastlabki nazariy hisoblashlar va eksperiment natijalari tahlilidan xulosalar.
5. Nazorat savollari
5.1. RC avtogeneratorining (17.2-rasm) sxemasida Rq1kΩ; Cq1pG’ bo’lsa, generatsiya chastotasi nimaga teng bo’ladi?
5.2. RC avtogenerator sxemasida (17.2-rasm), amplitudalar tenglik sharti nimaga teng?
5.3. βq1G’3 bo’lganda amplitudalar tenglik sharti bajariladigan kuchaytirish koeffitsienti K ning qiymati nimaga teng?
5.4. Kq3 bo’lsa, TBli zanjirda amplitudalar muvozanati sharti bajariladigan TB zanjiri uzatish koeffitsienti β-ning qiymati nimaga teng?
5.5. 10.2-rasmdagi faza siljituvchi RS-zanjirdagi barcha qarshiliklar qiymatlari ikki marta oshirilsa, avtogeneratorning generatsiyalash chastotasi fr qanday o’zgaradi?
Javoblar:
A. Ikki marta ortadi, B. Ikki marta kamayadi,
V. To’rt marta ortadi, G. To’rt marta kamayadi.
5.6. Qanday qilib avtogeneratorda (10.2-rasm) statsionar garmonik tebranishlar xosil bo’ladi?
5.7. 10.2-rasm bo’yicha avtogeneratorning ishlash printsipini tushuntiring.
5.8. Vin ko’prigi bo’lgan RC avtogeneratorda o’z-o’zini qo’zg’atish shartini ayting.
5.9. Vin ko’prigi bo’lgan RC avtogeneratorda ishlab chiquvchi tebranishlar chastotasi qanday hisoblanadi?
5.10. Agar bo’lsa, Vin ko’prigi bilan RC avtogeneratorda ishlab chiquvchi tebranishlar chastotasini hisoblang.
5.11. Turg’unlashgan holatda amplitudalar va fazalar tenglik shartini aytib bering.
5.12. Qaysi shartlar bajarilganda avtogeneratorning o’z-o’zini qo’zg’atish holati yumshoq (qattiq) bo’ladi?
ADABIYOTLAR
1. Bakalov V.P., Dmitrikov V.F., Kruk B.I. Osnovo’ teorii tsepey. – M.: Radio i svyaz, 2003. –592 betlar.
2. Atabekov G.I. Osnovo’ teorii tsepey. Uchebnik dlya vuzov. M., «Energiya», 1969.-424 betlar.
3. Beletskiy A.F. Teoriya lineyno’x elektricheskix tsepey. – M.: Radio i svyaz, 1986.
4. Zeveke G.V. i dr. Osnovo’ teorii tsepey. – M.: Energiya, 1975.
5. Ushakov V.N. Elektrotexnika i elektronika: Ucheb. Posobie dlya vuzov.- M.: Radio i svyaz, 1997. – 328 betlar.
6. Baskakov S.I. Lektsii po teorii tsepey. - Izd-vo MEI, 1991.-224 betlar.
7. Losev A.K. Teoriya lineyno’x elektricheskix tsepey: Ucheb. dlya vuzov. – M.: Vo’ssh. shk., 1987. – 512 betlar.
8. Bessonov L.A. Teoreticheskie osnovo’ elektrotexniki. Elektricheskie tsepi. – M.: Vo’sshaya shkola, 1984.
9. Matxanov P.I. Osnovo’ analiza elektricheskix tsepey. Lineyno’e tsepi. – M.: Vo’sshaya shkola, 1981.
10. Frisk V.V. Osnovo’ teorii tsepey. – M.: RadioSoft, 2002. – 288 betlar.
11. Popov V.P. Osnovo’ teorii tsepey. – M. Vo’sshaya shkola, 1985.
12. Kro’lov V.V., Korsakov S.Ya. Osnovo’ teorii tsepey dlya sistemotexnikov.- M.: Vo’sshaya shkola, 1990.
13. Boso’y N.D. Elektricheskie filtro’. Uchebnoe posobie dlya studentov radiotexnicheskix i elektrotexnicheskix spetsialnostey. Gosudarstvennoe izdatelstvo texnicheskoy literaturo’ USSR. Kiev. 1960.- 616 betlar.
14. Andreev V.S. Teoriya nelineyno’x elektricheskix tsepey. M., «Svyaz», 1972.- 328 betlar.
15. Kushnir V.F., Fersman B.A. Teoriya nelineyno’x elektricheskix tsepey. Uchebnik dlya elektrotexnicheskix institutov svyazi. M., «Svyaz». 1974.-384 betlar.
16. Dezoer Ch.A. i Ku E.S. Osnovo’ teorii tsepey. Per. s angl. N.L.Smirnovoy pod red. V. A. Smirnova. M., «Svyaz», 1976.-288 betlar.
Mundarija
Umumiy ko’rsatmalar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
9. Differentsiallovchi elektr zanjirlarini tekshirish . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
10. Integrallovchi elektr zanjirlarini tekshirish . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
11. Teskari bog’lanishli zanjirda operatsion kuchaytirgichni tekshirish ....31
12. Reaktiv ikkiqutblik chastotaviy tavsiflarining tadqiqoti . . . . . . . . .46
13. To’rtqutblikning birlamchi va ikkilamchi parametrlarini eksperimental aniqlash . . .53
14. Passiv RC-QChF va YuChF tadqiqoti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
15. Battervort va Chebishev passiv LC-QChFning tadqiqoti . . . . . . . . . . . . . .67
16. Battervort va Chebishev ARC-QChFning tadqiqoti . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
17. Operatsion kuchaytirgichli RC-avtogenerator tadqiqoti . . . . . . . . . . . . .85
Adabiyotlar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
ELEKTR ZANJIRLAR NAZARIYaSI
FANIDAN LABORATORIYa IShLARINI
BAJARISh UChUN
USLUBIY QO’LLANMA
2-QISM
5211800 «Maxsus yoritish texnologiyalari»,
5525500 «Audio-video texnologiyalari»,
5525700 «Ovoz yozish texnologiyalari» yo’nalishlarida va Maxsus fakultetda
o’qiydigan talabalar uchun
Metodiq qo’llanma TATU EZN kafedrasining
2011 yil 22 iyundagi ( 26-bayonnoma) majlisida
muhokama etilgan va chop etishga tasdiqlangan
Mualliflar: Kozlov V.A., To’laganova V.A., Maxmadiyev G’.M.
Muharrir: Gulto’raev N.X.
Mas’ul muharrir: t.f.d. prof.Alimxodjaev K.T.