I. ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

1. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ
НА СТЕНДАХ

Общий порядок при подготовке, выполнении и защите
лабораторных работ

Лабораторные занятия являются одним из важнейших элементов учебного процесса, так как только при их выполнении приобретаются навыки исследова­тельского характера. Лабораторные работы – это самостоятельные эксперименты студентов, которые служат эффективным закреплением теоретических положе­ний лекционного материала. Поэтому подготовке и выполнению работ, а также анализу и обработке полученных результатов необходимо уделять самое серьез­ное внимание.

Лабораторные занятия состоят из трех основных этапов:

1) предварительная подготовка и получение допуска к работе;

2) сборка электрической цепи и проведение экспериментальных исследова­ний;

3) составление отчета по результатам исследований и защита лабораторной работы.

Предварительная подготовка и получение допуска к работе

Предварительная подготовка включает в себя следующее:

– повторение соответствующего теме раздела лекционного курса по учеб­нику или конспекту лекций;

– четкое уяснение целевого назначения работы и ее программы выпол­- не­ния;

– подготовку протокола испытаний, в котором должны быть приведены схемы испытаний, таблицы, краткие пояснения и другие сведения (по усмотре­нию студента).

Как правило, предварительная подготовка выполняется дома.

После такой подготовки студент получает допуск к работе, состоящий из процедуры ознакомления с правилами внутреннего распорядка и инструктажа по технике безопасности, проводимыми преподавателем на первом лабораторном занятии.

Ознакомление с указанными правилами должно быть подтверждено соответствующей подписью студента в журнале.

На последующих занятиях студенты должны неукоснительно выполнять рекомендации и указания преподавателя по всем техническим и организационным вопросам, включая вопросы электробезопасности.

Сборка электрической цепи и проведение
экспериментальных исследований

К этому этапу студент допускается только после представления преподава­телю отчета по предыдущей лабораторной работе, а также упомянутого выше протокола очередной работы. Кроме того, студенты должны записать в отчет пас­портные данные и технические параметры аппаратов, измерительных приборов и элементов исследуемой электрической цепи.

Перед тем, как приступить к сборке электрической цепи, необходимо убедиться в том, что все питающие напряжения в стенде отключены. Следует помнить, что все лабораторные стенды являются действующими электроус-тановками и в некоторых случаях могут стать источниками поражения электрическим током, так как вторичные источники питания стендов запитываются от первичной сети переменного тока напряжением 220 вольт с частотой 50 Гц.

При сборке электрической схемы рекомендуется сначала собрать токо-вую (замкнутую) цепь, затем к ее узлам подключаются измерительные приборы, после чего собранная цепь обязательно показывается преподавателю для проверки правильности сборки и затем с его разрешения включается в сеть.

Выполнение лабораторной работы производится в строгом соответствии с пунктами лабораторного практикума. По полученным данным эксперимента вы­полняются необходимые расчеты, строятся графики, диаграммы, которые зано­сятся в черновой вариант протокола (один на бригаду). Затем протокол предъяв­ляется преподавателю, и после его подписи работа считается принятой. По окон­чании работы источники питания отключаются, электрическая цепь разбирается, соединительные провода склады­ваются на установленные места,
а рабочее место приводится в порядок.

Составление отчета по результатам исследований
и защита лабораторной работы

Отчет по выполненной работе каждый студент составляет дома во внеучебное время (с тщательным оформлением схем, расчетов, графиков и диаграмм) и представляет преподавателю в начале следующего лабораторного занятия (пред­почтительно компьютерное оформление отчета). В нем обязательно указывается название кафедры, фамилия и инициалы студента, номер академической группы, наименование и цель работы. Графическое изображение результатов опыта вы­полняется так, чтобы кривые плавно проходили через большинство эксперимен­тально полученных точек. Если в одних координатных осях строятся несколько графиков функций одной переменной, то нужно проводить дополнительные оси параллельно основной и каждую со своей масштабной шкалой. В отчете также необходимо привести перечень использованных в работе электроизмерительных приборов с указанием их технических характеристик.Отчет подписывается ис­полнителем, указывается дата его оформления.

В заключение отчета формулируются выводы, а также ответы на контроль­ные вопросы. При защите лабораторной работы студент должен иметь ясные представления обо всех деталях проведенных исследований, уметь теоретически обосновать полученные результаты.

Студенты, у которых все отчеты приняты, а преподаватель удовлетворен ответами на контрольные вопросы, получают зачет по лабораторному практику­му.

 

Лабораторная работа № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРИРУЮЩИХ
И ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

Цель работы: исследование электрических процессов при прохождении импульсных сигналов через дифференцирующие и интегрирующие цепи.

Теоретические сведения

Интегрирующие и дифференцирующие четырехполюсники относятся к простейшим формирующим цепям импульсной техники, на основе которых строятся более сложные формирователи импульсов различной формы и временной длительности (одновибраторы, триггеры, мультивибраторы, генераторы пилообразных импульсов, блокинг – генераторы и т.д.).

Интегрирующие цепи

Интегрирующей цепью (ИЦ) называется четырехполюсник, выходной сигнал которого пропорционален интегралу от входного сигнала. Простейшие ИЦ показаны на рис. 1.

 

Рис. 1. Интегрирующие цепи: а – емкостная; б – индуктивная; в – резистивно-емкостная;
г – индуктивно-резистивная

 

В емкостной ИЦ входная величина – ток, а выходная – напряжение, в индуктивной ИЦ входная величина – напряжение, а выходная – ток, в резистивно-емкостной и индуктивно-резистивной входная и выходная величины – напряжение. Наибольшее применение в инженерной практике находит резистивно-емкостная ИЦ (рис. 1, в).

Операцию интегрирования, выполняемую этой цепью, можно в общем виде записать в виде соотношения

(1)

где k – коэффициент пропорциональности.

 

Принцип работы схемы

В теории электрических цепей интегрирующие и дифференцирующие свойства R-C или L-R четырехполюсников легко объясняются на основании известных соотношений для переходных процессов, имеющих место благодаря наличию в этих цепях реактивных элементов C и L.

Конденсатор (без утечки), как известно, является идеальным элементом для интегрирования входного тока i. Однако обычно ставится задача интегрирования входного напряжения u₁. Для такой возможности достаточно преобразовать источник напряжения u₁ в генератор тока i, сила которого пропорциональна напряжению u₁. Близкий к этому результат можно достигнуть, если последовательно с конденсатором включить резистор большого сопротивления R (рис. 1), при котором ток

(2)

почти не зависит от напряжения .

 

 

Рис. 2. Интегрирующая R-C цепь

 

При этих условиях напряжение на конденсаторе пренебрежимо мало по сравнению с напряжением на резисторе, следовательно, ток в цепи пропорционален входному напряжению:

. (3)

С другой стороны, этот ток, протекающий через конденсатор, определяется известным соотношением [4]:

. (4)

Следовательно, выражение (1) для выходного напряжения с учетом (3) и (4) будет соответствовать условию интегрирования и запишется

(5)

где – постоянная времени (переходного процесса на конденсаторе).

Несложный анализ показывает, что условие интегрирования выполняется тем лучше, чем больше постоянная времени RC, хотя при этом уменьшается полезный эффект (напряжение u₂) на выходе цепи.

Действительно, согласно 2-му закону Кирхгофа для этой цепи

. (6)

При условии имеем

. (7)

Если же

(8)

то приходим к выражению (5), т.е.

или . (9)

Таким образом, при малых схема «приближается» к условию (7) крайне «медленных сигналов», т.е. практически не интегрирует; напротив, при больших схема соответствует условию (8) «быстрых сигналов», т.е. условию качественного интегрирования [5].

Из вышеуказанного следует, что при выполнении условия (8), при котором

(10)

достигается достаточная точность интегрирования, поэтому для качественного интегрирования импульсных сигналов длительность выходного импульса должна быть

. (11)

Для синусоидальных воздействий условием интегрирования согласно (10) является соотношение:

(12)

где – циклическая частота, а – текущая частота синусоидального напряжения, Гц.

Коэффициент передачи интегрирующей R-C цепи определяется формулой [5]

(13)

и при условии (12) имеет вид:

, (14)

где – коэффициент передачи идеального четырехполюсника.

О качестве интегрирования схемой прямоугольного импульса длительностью можно судить, исходя из графиков для различных соотношений между длительностью импульса и постоянной времени цепи
(рис. 3), где Е = U1 = Uвх.

Рис. 3. Форма импульсов на выходе R-C ИЦ при различных значениях постоянной τ

 

Как показано на рис. 3, с уменьшением реакция цепи в виде напряжения на конденсаторе все больше приближается по форме к входному импульсу, и в дальнейшем цепь становится «переходной», т.е. прекращает интегрирование и пропускает импульс практически без искажений [4].

Реакцию цепи на синусоидальное воздействие наглядно отображает амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) (рис. 4), т.е. зависимость коэффициента передачи от частоты .

 

Рис. 4. Амплитудно-частотная характеристика интегрирующей R-C цепи

Из рис. 4 видно, что при низких частотах схема не интегрирует, удовлетворительное интегрирование начинается от частоты ω мин = 1/ RC:

. (15)

В дальнейшем с ее повышением качество интегрирования ухудшается, т.е. для качественного интегрирования входная функция не должна содержать низких частот и постоянной составляющей [5].

Из рассмотрения АЧХ (рис. 4) также можно сделать вывод, что данная
R-C цепь может выполнять функцию фильтра нижних частот (ФНЧ) с верхней граничной частотой полосы пропускания :

(16)

т.е. от значения частоты начинается полоса непропускания ФНЧ, выше которой коэффициент передачи уменьшается по модулю в раз.

Приближенная длительность выходного импульса при подаче на вход прямоугольного импульса с длительностью определяется соотношением [3]:

, (17)

т.е. интегрирование всегда сопровождается расширением длительности импульса, поэтому в инженерной практике интегрирующую цепь называют расширяющей.

Величина добавки 3RC в формуле (17) определяется тем, что при исчезновении импульса конденсатор разряжается (за счет энергии, накопленной за время длительности импульса) практически за время [3].

Конечная форма выходного напряжения R-C интегрирующей цепи
(рис. 5), как указано выше, определена переходным процессом, который может быть представлен воздействием прямоугольного импульса в виде суммы двух перепадов напряжения – положительной и отрицательной полярностей. Оба состояния характеризуются экспоненциальными переходными процессами: первое от момента до , а второе от момента до [4].

В итоге имеет место закон изменения напряжения на конденсаторе:

, (18)

где – постоянная времени переходного процесса.

Или в общем виде:

. (19)

Рис. 5. Формы напряжения на входе и выходе интегрирующей R-C цепи
при воздействии прямоугольного импульса

 

На рис. 5 отмечена также величина длительности переходного процесса , смысл которой, как это следует из (18), состоит в изменении выходного напряжения на 63 % от исходного значения входного воздействия .

При указанных выше условиях интегрирования аналогичными свойствами обладает L-R цепь (рис. 1, г). Однако на практике отдается предпочтение
R-C цепи, так как конденсаторы легче осуществить с малыми потерями, в то время как в индуктивных катушках L-R цепей отрицательное воздействие оказывает не только активное сопротивление обмотки, но и межвитковая емкость [6].

Для L-R цепи аналогично вышеизложенному имеем:

. (20)

Так как поэтому

. (21)

Выходное напряжение L-R цепи с учетом (15) и (16) имеет вид

(22)

где – постоянная времени переходного процесса L-R интегрирующей цепи.

Основное применение ИЦ – для формирования линейно-изменяющихся (пилообразных) импульсов напряжения и тока, в выпрямительных устройствах – для фильтрации переменной составляющей напряжения (сглаживающих фильтрах), в импульсных устройствах – выделения длительностей и амплитуд напряжений, в радиотехнических устройствах – в качестве звеньев фильтров нижних частот и т.д.

 

Дифференцирующие цепи

Дифференцирующей цепью (ДЦ ) называется четырехполюсник, выходной сигнал которого пропорционален в каждый момент времени производной от входного сигнала. Простейшие ДЦ показаны на рис. 6 [3].

Рис. 6. Дифференцирующие цепи:
а – емкостная; б – индуктивная; в – емкостно-резистивная; г – резистивно-индуктивная

В емкостной ДЦ (рис. 6, а) ток через конденсатор есть производная от входного напряжения:

. (23)

В индуктивной ДЦ (рис. 6, б) выходное напряжение есть производная от входного тока:

(24)

Однако наибольшее применение в практике находит емкостно-резистив­ная и резистивно-индуктивная ДЦ (рис. 6, в, г), в которых входными и выходными величинами является напряжение. Из них резистивно-индуктивная R-L ДЦ применяется реже, так как для неё необходима катушка индуктивности или дроссель с достаточно большой индуктивностью, которые получаются конструктивно громоздкими с большой межвитковой емкостью, которая, в свою очередь, вносит существенную ошибку в результат дифференцирования [3].

Операцию дифференцирования, выполняемую емкостно-резистивной
C-R ДЦ, можно в общем виде записать [7]:

(25)

где k – коэффициент пропорциональности.

Принцип работы схемы

Конденсатор (без утечки) является идеальным элементом для преобразования приложенного к нему напряжения u₁ (рис. 7) в ток i, изменяющийся пропорционально производной du₁/dt.

 

Рис. 7

Для получения выходного напряжения, изменяющегося по закону

, (26)

достаточно преоб­разовать протекающий в цепи ток i в напряжение.

 

Рис. 8. Дифференцирующая емкостно-резистивная цепь

 

Это мо­жет быть достигнуто включением в цепь резистора R (рис. 8) настолько малого сопротивления, что закон изменения тока останется почти неизменным ( ), а создаваемое им падение напряжения будет изменяться по закону, близкому к (26).

При этих условиях неизменности тока напряжение на выходе пренебрежимо мало по сравнению с входным и будет определяться полностью падением напряжения на резисторе R; т.е. при получаем результат дифференцирования входного напряжения:

. (27)

Несложный анализ показывает, что условие дифференцирования выполняется тем лучше, чем меньше постоянная времени , хотя при этом меньше полезное напряжение на выходе схемы [3, 5].

Действительно, согласно 2-му закону Кирхгофа для этой цепи дифференциальное уравнение имеет вид

. (28)

Если

(29)

то приближенно

(30)

т.е. схема практически выполняет дифференцирование [5]. Однако если условие (29) не выполнено или соотношение (29) противоположное, т.е.

(31)

то из (28) имеем

. (32)

Таким образом, при больших схема практически не дифференцирует, приближаясь к условию (31) крайне «медленных сигналов»; напротив, при малых схема соответствует условию (29) «быстрых сигналов», т.е. условию качественного дифференцирования [5].

Из вышеуказанного следует, что при выполнении условия (29), при ко­тором

, (33)

достигается достаточная точность дифференцирования, поэтому для качественного дифференцирования импульсных сигналов длительность входного импульса должна быть значительно больше постоянной времени переходного процесса :

. (34)

О качестве дифференцирования схемой прямоугольного импульса длительностью t можно судить из графиков для различных соотношений между длительностью импульса и постоянной времени цепи (рис. 9).

 

Рис. 9. Форма импульсов на выходе C-R ДЦ
при различных значениях постоянной времени цепи RC

Как показано на рис. 9, с увеличением реакция цепи в виде выходного напряжения на резисторе (тока через конденсатор) все более приближается по форме к входному импульсу, и в дальнейшем цепь становится «переходной», т.е. прекращает дифференцирование и пропускает импульс практически без искажений [4].

Для синусоидальных входных напряжений условием дифференцирования согласно (33) должно быть соотношение:

(35)

где – циклическая частота, а – текущая частота синусоидального напряжения, Гц.

Коэффициент передачи дифференцирующей C-R цепи определяется формулой [5]

(36)

и при условии (35) имеет вид

, (37)

где – коэффициент передачи идеального четырехполюсника.

 

Рис. 10. Амплитудно-частотная характеристика R-C цепи

 

Реакцию цепи на синусоидальное воздействие наглядно отображает АЧХ (рис. 10), из которого видно, что при высоких частотах схема не дифференци-рует, удовлетворительное дифференцирование начинается ниже частоты

(38)

и в дальнейшем с ее понижением качество дифференцирования улучшается, т.е. для качественного дифференцирования входная функция не должна содержать высоких частот и их высших гармоник [5].

Из рассмотрения АЧХ (рис. 10) также можно сделать вывод, что данная C-R цепь может выполнять функцию фильтра верхних частот (ФВЧ) с нижней граничной частотой полосы пропускания :

(39)

т.е. от значения частоты и выше начинается полоса пропускания ФВЧ, а ниже этого значения полоса непропускания, в пределах которой коэффициент передачи уменьшается в вплоть до нуля.

Приближенная длительность полученных двух выходных импульсов при подаче на вход прямоугольного импульса с длительностью определяется соотношением [3]:

, (40)

т.е. интегрирование всегда сопровождается «укорочением» длительности импульса, поэтому в инженерной практике дифференцирующую цепь называют «укорачивающей ».

Значение величины 3RC, как и для интегрирующей цепи, обусловлено процессом воздействия на конденсатор электромагнитной энергии входного импульса, при котором имеют место переходные процессы при заряде конденсатора в момент включения импульса и его разряде в момент отключения.
Как упомянуто выше, практическое время заряда и разряда составляет в результате чего на выходе формируются два укороченныхимпульса с различной полярностью, конечной длительностью и конечной амплитудой [3]. В инженерной практике для целей укорочения импульса считают достаточным соотношение

(41)

Временные диаграммы, поясняющие процесс дифференцирования в C-R ДЦ, отображены на рис. 11.

 

Рис. 11. Временные диаграммы напряжений дифференцирующей цепи:
а – на входе; б – производной от входного напряжения; в – на выходе

 

При указанных выше условиях дифференцирования аналогичными свойствами обладает R-L дифференцирующая цепь (рис. 6, г).

Действительно, при ток и напряжение определяются соотношениями:

(42)

(43)

т.е. R-L ДЦ (рис. 6, г) также выполняет функцию дифференцирования. В формуле (43) – постоянная переходного процесса в ДЦ R-L, показывающая время, в течение которого выходное напряжение убывает в «е» раз. За время ток в цепи (напряжение на резисторе) достигает 0, 99 от установившегося значения, т.е. переходный процесс можно считать законченным. Применительно к рис. 11 для этой цепи координата соответствует обозначению .

Дифференцирующие цепи применяются в аналоговых вычислительных устройствах для выполнения математической операции дифференцирования, в импульсной технике – для формирования прямоугольных импульсов напряжения (тока) пилообразной формы и остроконечных импульсов запуска различных устройств цифровой техники, а также в радиотехнических устройствах – в качестве звеньев фильтров верхних частот [3, 5].

Следует отметить, что с помощью рассмотренных простейших формирующих интегрирующих и дифференцирующих цепей принципиально невозможно осуществить точные операции интегрирования и дифференцирования, а лишь, как было отмечено выше, приближенные.

Современные дифференцирующие и интегрирующие устройства строятся на основе операционных усилителей, с помощью которых реализуются реальные схемы с хорошим дифференцированием в диапазоне нижних частот и реальные схемы с хорошим интегрированием в диапазоне верхних частот [8].

 

2. Задания при подготовке к работе и ее выполнении

1. Изучить вышеизложенный теоретический материал для понимания процессов в исследуемых ИЦ и ДЦ, ориентируясь на контрольные вопросы, приведенные в конце описания работы.

2. Рассчитайте амплитуду выходного сигнала ИЦ при подаче на ее вход прямоугольного импульса с амплитудой и длительностью ; R1 = 56 кОм, С = 0, 02 мкФ; сопротивление генератора входного сигнала . Нарисуйте графики, отражающие форму входного и выходного импульсов в соответствии с полученными данными.

3. В соответствии со своим вариантом данных интегрирующей R-C цепи (табл. 1) рассчитайте по формуле (16) граничную частоту фильтра нижних частот, в качестве которого можно использовать данную цепь.

Таблица 1

№ варианта	C, мкФ	R, кОм	tи
	0, 01		0, 1; 1; 10; 100 мкс
	0, 02		0, 4; 4; 40; 400 мкс
			300 мкс; 3; 30; 300 мс
			10; 100; 1000 мкс; 10 мс
	0, 5		10; 100; 1000 мкс; 10 мс
	0, 05		0, 5; 5; 50; 500 мкс
	0, 01		0, 5; 5; 50; 500 мкс
	0, 01		1; 10; 100; 1000 мкс
	0, 01		5; 50; 500 мкс; 5 мс
	0, 01		10; 100; 1000 мкс; 10 мс

 

4. В соответствии со своим вариантом данных дифференцирующей цепи (табл. 2) рассчитать по формуле (39) нижнюю граничную частоту фильтра верхних частот, в качестве которого можно использовать данную цепь.

На этой частоте по формуле (37) определить модуль коэффициента передачи ДЦ (фазовый угол сдвига не учитывать).

В соответствии с данными расчета сделайте вывод о рациональности использования этой цепи в качестве дифференцирующей и фильтрующей при данных варианта.

 

Таблица 2

№ варианта	C, пФ	R, кОм	tи
			0, 01; 0, 1; 1; 10 мкс
			0, 002; 0, 02; 0, 2; 2 мкс
			0, 3; 3; 30; 300 мкс
			0, 5; 5; 50; 500 мкс
			1; 10; 100 мкс; 1 мс
			5; 50; 500 мкс; 5 мс
			10; 100 мкс; 1000; 10000 мс
			0, 1; 1; 10; 100 мс
			0, 3; 3; 30; 30 мкс
			0, 1; 1; 10; 100 мкс

 

Порядок выполнения работы

Рис. 12. Лабораторный стенд исследования дифференцирующих
и интегрирующих четырехполюсников

 

1. На лабораторном стенде (рис. 12) собрать схему интегрирующей R-C цепи, подключив к ее входу «Uвх2, 3» генератора прямоугольных импульсов типа Г5-54 и одному из входов «Y» двухлучевого осциллографа. Другой вход «Y» осциллографа подключите к выходу «Uвых3» исследуемой цепи.

2. С учетом того, что постоянная времени этой схемы ИЦ стенда
τ = 182 мкс (R3 = 910 Ом; С2 = 0, 2 мкФ), задайте параметры сигнала генератора при коэффициенте заполнения импульсов γ = 50 % ( γ = f tи = 0, 5, т.е. при скважности Q = 1/γ = 2) при различных условиях интегрирования. В соответствии с рис. 3 исследуемые условия можно задать соотношениями:

1) tи = 0, 2 τ = 36, 4 мкс; 2) tи = τ = 182 мкс; 3) tи = 5 τ = 910 мкс.

В соответствии с формулой частоты следования импульсов меандра
f = 0, 5/ tи, эти условия соответствуют частоте следования меандра (импульсов со скважностью Q = 2):

1) f ≈ 14 кГц; 2) f ≈ 3 кГц; 3) f ≈ 550 Гц.

3. Настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки, удобных для визуального наблюдения. Наблюдать входной сигнал и результат его обработки на выходе ИЦ в совмещенных координатах масштабной сетки двухлучевого осциллографа.

4. По результатам трех наблюдений сделайте вывод о корректности интегрирующей цепи в исследуемых случаях. Сравните результаты с условием корректности ИЦ: tи вх‹‹ τ: формула (11).

5. На лабораторном стенде (рис. 12) собрать схему дифференцирующей С-R цепи, подключив к ее входу Uвх 1 вышеупомянутый генератор и один из входов «Y» двухлучевого осциллографа. Другой вход «Y» осциллографа подключить к выходу «Uвых 1» исследуемой цепи.

6. С учетом, что постоянная времени ДЦ стенда τ = 91 мкс (R1 = 910 Ом; С1 = 0, 1мкФ), не изменяя вышезаданные параметры сигнала генератора
(Q = 2), исследуйте С-R ДЦ в соответствии с рис. 9 при трех условиях дифференцирования:

1) tи = 5 τ = 455 мкс; 2) tи = τ = 91 мкс; 3) tи = 0, 2 τ = 18, 2 мкс

или, соответственно, при частотах следования импульсов меандра:

1) f ≈ 2 кГц; 2) f ≈ 6 кГц; 3) f ≈ 27 кГц.

7. Аналогично п. 3 наблюдать результат дифференцирования на экране осциллографа.

8. По результатам этих наблюдений сделать вывод о корректности ДЦ в исследуемых случаях. Сравнить результат с условием корректности работы
ДЦ: tи вх » τ –формула (34).

9. Для дифференцирующей цепи R-L вида при заданных в схеме значениях элементов (R2 = 910 Ом; L = 100 мкГн) подсчитать постоянную времени цепи τ = L/ R и вычислить нижнюю граничную частоту fн = R/ 2π L фильтра верхних частот, в качестве которого можно использовать эту цепь. При этом в теории связи в качестве граничных частот любого фильтра принимают значения частот, на которых выходное напряжение по модулю уменьшается до значения 0, 707 входного напряжения:

U_вых = U_вх/ = 0, 707 U_вх,

при этом коэффициент усиления на этих частотах также уменьшается до уровня 0, 707 единичного значения, что обычно отображается на графике амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) (рис. 10) [5, 9].

Нарисуйте АЧХ этого теоретически исследованного фильтра.

10. Сделать выводы. Оформить отчет.

11. Защитить лабораторную работу в соответствии с нижеприведенными контрольными вопросами.

 

Контрольные вопросы

1. Нарисуйте схему интегрирующей R-C цепи и поясните принцип ее работы.

2. Поясните смысл постоянной времени интегрирующей R-C цепи и запишите условие корректной работы этой цепи при воздействии на нее прямоугольного импульса и синусоидального напряжения.

3. При каких условиях интегрирующая R-C цепь используется в качестве фильтра нижних частот?

4. Нарисуйте схему дифференцирующей C-R и поясните принцип ее работы.

5. Поясните физический смысл постоянной времени дифференцирующей C-R цепи и запишите условие ее работы при воздействии прямоугольного импульса и синусоидального напряжения.

6. При каких условиях C-R ДЦ используется в качестве фильтра верхних частот?

7. Имеются только емкостные и индуктивные элементы. Можно ли из них построить фильтры, а также дифференцирующие и интегрирующие цепи?

8. Какие вы знаете интегрирующие цепи, кроме R-C цепи?

9. Какие вы знаете дифференцирующие цепи, кроме C-R цепи?

10. Почему ИЦ в импульсной технике называется «расширяющей», а ДЦ – «укорачивающей»?

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛЬТ-АМПЕРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ И ПРОСТЕЙШИХ
ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ СХЕМ НА ИХ ОСНОВЕ

Цель работы: приобретение практических навыков в снятии характеристик полупроводниковых диодов и выпрямительных схем на их основе.

 

1. Теоретические сведения

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: