SPRAWOZDANIE Z LABOLATORIUM TECHNIKI ANALOGOWEJ

Szymon Tonderys- spr
Krzysztof Cal
Paweł Korab

Nr grupy lab.:

1

Termin:

Wtorek / TN

15

15

Data wyk. ćw.

2011.11.22

Ćwiczenie nr 1

Podstawowe twierdzenia teorii obwodów

Ocena:

1.Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z
- zasadą superpozycji,
- twierdzeniem o zastępczym źródle napięciowym,
- twierdzeniem o dopasowaniu na maksimum mocy czynnej.

2.Przebieg ćwiczenia:

Zadane parametry:
C=2μF R=800Ω f=1850Hz

Napięcie na zaciskach:
1.1. Przy włączonym źródle E1 i wyłączonym E2 (K1 w pozycji a, K2 w pozycji b).

U

1

=280e

(-61j)

[mV]

1.2. Przy włączonym źródle E2 i wyłączonym E1 (K2 w pozycji a, K1 w pozycji b).

U

2

=183e

(161j)

[mV]

1.3. Przy włączonym źródle E1 i E2 (K1 i K2 w pozycji a).

U

3

=195e

(-102j)

[mV]

Zasada superpozycji: U

1

+

U

2

=

U

3

U

1

+U

2

=280e

(-61j)

+183e

(161j)

=189e

(-101j)

≈U

3

Wniosek:

Część rzeczywista zmierzonego napięcia różni się o 3% względem obliczonego, natomiast

fazy o 0,9%, więc można uznać że powyższe wyniki spełniają zasadę superpozycji.

Rysunek 1: Badany układ

2.1.Włączamy źródło E

1

, a rezystor R

g2

dołączamy jednym zaciskiem do masy i mierzymy napięcie

między rozwartymi zaciskami wejściowymi:

U

0

=612e

(-27j)

[mV]

po czym podłączamy rezystor R=950Ω i ponownie mierzymy napięcie:

U

R

=305e

(-57j)

[mV].

Impedancja zastępcza układu ze wzoru Z

z

=

U

0

U

R

−

1 R

p

=

698952i

2.2. postępujemy analogicznie dla podłączonego źródła E

2

:

U

0

=400e

(-162j)

[mV]

U

R

=200e

(165j)

[mV]

Z

z

=(643+1034i)[Ω]

oraz podłączonych obu źródeł:

U

0

=426e

(-67j)

[mV]

U

R

=213e

(-98j)

[mV]

Z

z

=(677+978i)[Ω]

2.3. Odłączamy generator i inne przyrządy pomiarowe, a obydwa rezystory R

g1

i R

g2

dołączamy do

masy. Impedancja dwójnika mierzona przy użyciu miernika impedancji wynosi:

Z

z

=1200 Ω*e

(55j)

=(688+983i) [Ω]

2.4. Budujemy,wykorzystując odpowiedni panel, układ zgodnie z instrukcją:

=

2  f , R=800Ω , f=1850Hz , C=2μF , R

z

=688 Ω -87 Ω-50 Ω *=551 Ω

*od rezystancji Rz odejmujemy opór wewnętrzny cewki oraz generatora

j  L

z

=

983 ⇒ L

z

=

983 

2j f

=

0,0845 H

U=272e

(-45j)

=193-193j[mV]

uwzględniając fazę początkową:

φ+ φ

0

= -45 + (-27) = -72

U=272e

(-72j)

[mV]

porównujemy z napięciem zmierzonym w punkcie 1.1:

U

1

=280e

(-61j)

[mV]

Wniosek:

Napięcie układu ma wartość zbliżoną do napięcia zmierzonego w punkcie 1.1, jednak

zmierzone fazy nie zgadzają się co najpewniej wynika z błędu pomiarowego, bądź błędnego
odczytania miernika.

3.1.Mierzymy ponownie napięcia biegu luzem na panelu w przypadku kiedy działają odpowiednio:
E

1

:

U

1

=795 mV

E

2

:

U

2

=520 mV

E

3

:

U

3

=554 mV

C

0

=90nF, R

0

=688 Ω

Mierzymy napięcie na rezystorze R, gdy włączone jest źródło E

1

, a rezystor R

g2

jest jednym

zaciskiem dołączony do masy

C[

μF] U

R

[mV]

X

c

[Ω]

1,0

325,9

86,0

0,9

336,3

95,6

0,45

346,2

191,1

0,225

366,0

382,2

0,15

382,2

573,3

0.1125 389,5

764,4

0,09

397,9

955,5

0,075

394,8

1146,6

0,06

377,5

1433,3

0,045

329,3

1911,0

0,036

278,6

2388,8

0,03

234,7

2866,5

0,0257 200,5

3346,1

0,0225 173,6

3822,0

Wzór ogólny: P=

R

o

∣

E

z

2

∣



R

0



R

z



2



X

0



X

z



2

C=0,087μF , R

0

=643 Ω , X

0

=1034 Ω

P=

U

2

R

P

1max

=

∣

U

1

∣

2

4∗R e Zg 

=

230 W

P

2max

=

98 W

P

3max

=

111 W

Z wykresu wyczytaliśmy:

P

1max

=230 [μW]

P

2max

=99 [μW]

P

3max

=112 [μW]

R

d

=700[Ω]

i porównaliśmy z:

P

d1

=

E

z

2

R

z

=

231[W ]

P

d2

=

E

z

2

R

z

=

100 W

P

d3

=

E

z

2

R

z

=

112 W

R

z

=698 [Ω]

Wniosek:

Pomiary mocy układu obciążonego potwierdziły, że największa moc wydzielana jest przy

obciążeniu równym impedancji układu.

R[Ω]

P1[μW]

P2[μW]

P3[μW]

0

0

0

0

0

0

0

50

53,9

58,1

35,6

25,35

37,8

28,58

100

101,1

102,21

66,6

44,36

70,8

50,13

150

142,7

135,76

93,9

58,78

99,8

66,4

200

179,6

161,28

118,1

69,74

125,4

78,63

300

242

195,21

159,1

84,38

169,4

95,65

400

292,7

214,18

192,5

92,64

204,6

104,65

500

335

224,45

220,3

97,06

234

109,51

600

370,7

229,03

243,6

98,9

258,9

111,72

700

401,3

230,06

263,6

99,26

280,1

112,08

800

427,8

228,77

280,8

98,56

298,6

111,45

900

450,9

225,9

295,9

97,29

314,6

109,97

1000

471,3

222,12

309,2

95,6

328,8

108,11

1200

505,6

213,03

331,5

91,58

352,6

103,61

1400

533,3

203,15

349,7

87,35

371,9

98,79

1600

556,2

193,35

364,5

83,04

387,8

93,99

1800

575,3

183,87

377,1

79

401,1

89,38

2000

591,7

175,05

387,7

75,16

412,5

85,08

2200

605,8

166,82

396,9

71,6

422,3

81,06

2400

618

159,14

404,9

68,31

430,8

77,33

E

1

E

2

E

1

E

2

U[mV]

U[mV]

U[mV]