лаба. 33-ая лаба по электротехнике. Исследование активных интегрирующих и дифференцирующих цепей
![]()
|
Министерство цифрового развития и массовых коммуникаций Российской Федерации Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский технический университет связи и информатики» (МТУСИ) Кафедра Теории электрических цепей Отчет по лабораторной работе №33 по дисциплине «Электротехника» на тему: «Исследование активных интегрирующих и дифференцирующих цепей» Выполнила: студентка группы БСТ2001 Андриянова Анастасия Константиновна Вариант 1 Проверил: Микиртичан Александр Григорьевич Москва 2021 Содержание1.Цель работы: 2 2.Расчетные формулы: 3 3.Ход выполнения лабораторной работы 4 4.Графики дифференцируемой цепи 5 5.Графики в программе Micro-Cap 7 Контрольные Вопросы: 11 Цель работы: С помощью машинного эксперимента получить форму напряжения на выходе активных интегрирующих и дифференцирующих цепей при различных формах напряжения на входе. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчётным путём. Расчетные формулы: u1(t)=Umsin(2πft), - синусоидальное входное напряжение где Um=1В – амплитуда входного напряжения; f=2 кГц – частота входного напряжения; tϵ[0;1] мс – время. u1(t)- прямоугольное входное напряжение Для интегрирующей цепи: u2(t)=K1 ![]() u2(t) – выходное напряжение K1 – коэффициент пропорциональности Для активной интегрирующей цепи: U2=(-1/ (jωRC)) U1 Для дифференцирующей цепи: u2(t)= K2(du1/dt), где u2(t) – выходное напряжение; K2 – коэффициент пропорциональности Для активной дифференцирующей цепи: U2=-jωRC U1 Ход выполнения лабораторной работы Г ![]() рафики напряжения на входе и выходе интегрирующей цепи при прямоугольной форме напряжения на входе 1.Напряжение на входе имеет прямоугольную форму 2. Напряжение на выходе имеет треугольную форму ![]() 1. Напряжение на входе имеет синусоидальной форму 2. Напряжение на выходе имеет обратную форму косинуса относительно оси ординат ![]() 1.Напряжение на входе имеет треугольную форму 2. Напряжение на выходе имеет форму периодичной квадратичной функции ![]() f= 2000; C = 100 * 10-9 Z1 = R; Z1 = 1000 Z2 = ![]() H = ![]() ![]() ![]() Графики дифференцируемой цепи Графики напряжения на входе и выходе дифференцируемой цепи при треугольной форме напряжения на входе(синий – вход, красный – выход) ![]() Графики напряжения на входе и выходе дифференцируемой цепи при синусоидальной форме напряжения на входе (синий – вход, красный – выход) ![]() Графики напряжения на входе и выходе дифференцируемой цепи при прямоугольной форме напряжения на входе ![]() ![]() f= 2000; C = 100 * 10-9 Z1 = R; Z1 = 1000 Z2 = ![]() H = ![]() ![]() ![]() Графики в программе Micro-Cap ![]() Рисунок 1 - Графики входного и выходного сигнала интегрирующей цепи синусоидального воздействия Вывод: Из графиков мы видим, что выходной сигнал интегрирующей активной цепи представляет собой проинтегрированный входной сигнал. Выходной сигнал изменяется по закону косинуса. ![]() Рисунок 2 - Графики входного и выходного сигнала интегрирующей цепи при прямоугольном воздействии Вывод: Из графиков мы видим, что выходной сигнал интегрирующей активной цепи при прямоугольном воздействии представляет собой сигнал треугольной формы, проинтегрированные прямоугольную последовательность ![]() Вывод: из графиков мы видим, что выходной сигнал интегрирующей активной цепи при треугольном воздействии представляет собой проинтегрированную треугольную последовательность, синусоиду или периодичную квадратичную функцию. ![]() Рисунок 4 - Графики входного и выходного сигнала дифференцирующей цепи при синусоидальном воздействии Вывод: Выходной сигнал дифференцирующей активной цепи при синусоидальном воздействии представляет собой продифференцированную синусоиду, то есть, косинусоиду ![]() Рисунок 5 - Графики входного и выходного сигнала дифференцирующей цепи при треугольном воздействии Вывод: Выходной сигнал дифференцирующей активной цепи при треугольном воздействии представляет собой повторяющуюся последовательность прямоугольных импульсов, которые являются производной от треугольной последовательности на входе. ![]() Рисунок 6 - Графики входного и выходного сигнала дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействии ![]() Рисунок 7 - Увеличенной изображение выходного сигнала дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействии ![]() Рисунок 8 - Значительно увеличенное изображение выходного сигнала дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействии Вывод: Из графика мы видим, что выходной сигнал дифференцирующей активной цепи при прямоугольном воздействии представляет собой последовательность, внешне напоминающая саму входную прямоугольную последовательность Контрольные Вопросы:1. Какие цепи называются интегрирующими? Приведите пример. Ответ: Интегрирующие цепи – такие цепи, у которых выходное напряжение пропорционально интегралу входного напряжения. Интегрирующая цепь - цепь, сигнал на выходе которой пропорционален интегралу от входного сигнала. Пример: интегрирующая RC-цепь. 2. Какие цепи называются дифференцирующими? Приведите пример. Ответ: Дифференцирующие цепи – такие цепи, у которых выходной сигнал прямо пропорционален производной входного сигнала. (в качестве входного и выходного сигналов может выступать напряжение) Пример: дифференцирующая CR-цепь 3. В каких случаях применяются интегрирующие цепи? Ответ: Интегрирующие цепи применяют для выполнения операций интегрирования в аналоговых вычислительных устройствах. 4. В каких случаях применяются дифференцирующие цепи? Ответ: Дифференцирующие цепи применяют тогда, когда требуется преобразовать входное напряжение в сигнал, изменяющийся по закону производной входного напряжения. Дифференцирующие цепи предназначены для дифференцирования по времени электрических сигналов. 5. Нарисуйте схему интегратора на ОУ и выведите его передаточную функцию H. Ответ: ![]() H=Uвыход/Uвход= (I*Z2)/I*(Z1+Z2)=Z1/(Z1+Z1) Z1=R ; Z2=1/iωC H=(1/iωC )/(R+1/ iωC) ω=2πf H=(1/i2πfC )/(R+1/i2πfC) 6. Нарисуйте схему дифференциатора на ОУ и выведите его передаточную функцию H. Ответ: ![]() H=Uвыход/Uвход= (I*Z2)/I*(Z1+Z2)=Z1/(Z1+Z1) Z2=R ; Z1=1/iωC H=R/(R+1/ iωC) ω=2πf H=R/(R+1/i2πfC) |