Исследование цепей преобразования импульсных сигналов
 Скачать 0.51 Mb.
|
|
НАО «Карагандинский технический университет имени «Абылкаса Сагинова» Кафедра АПП Лабораторная работа 2 Дисциплина: «Электроника» На тему: «ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИМПУЛЬСНЫХ СИГНАЛОВ» Выполнил: с т.гр. ЭЭ-20-4 Гарайшин А.Р Проверил: ст. преподаватель Потемкина Е.Б. Караганда 2022 2021 1 Цель работы Исследовать прохождение тестовых сигналов через цепи преобразования, представленные как дифференцирующие и интегрирующие. 2 Ход работы 2.1 Интегрирующая цепочка 2.1.1 Импульсный сигнал на входе Схема для интегрирующей RC-цепи изображена на рисунке 1. Исходные данные для 8 варианта представлены в таблице 1.  Рисунок 1 – Схема исследуемой интегрирующей RC-цепи Таблица 1 – Исходные данные для проведения эксперимента по исследованию интегратора
Требуется: – определить Uвых через:  t = τ ∆% от Uвх;  t = 3τ ∆% от Uвх;  t = 5τ ∆% от Uвх;  2.1.2 Интегратор как фильтр низких частот (ФНЧ) Схема ФНЧ изображена на рисунке 2. Исходные данные для различных вариантов представлены в таблице 2.  Рисунок 2 – Фильтр низких частот Таблица 2 – Исходные данные для проведения эксперимента по исследованию ФНЧ
 Необходимо заполнить таблицу 2.2. Рассчитать значение Uвых для одной из предложенных частот и сравнить с экспериментальными данными. Рассчитаем значение  при  тогда:   Вывод: В интеграторе изменение имеет обратную зависимость от изменения: с увеличением частоты источника, уменьшается емкостное сопротивление конденсатора и уменьшается выходное напряжение и наоборот.  Рисунок 3 – Эксперементальная проверка 2.1.3 Интегратор как ФНЧ и его передаточная характеристика На рисунке 4 представлена схема интегратора с подключенным прибором Бодеплоттер для определения частоты среза.  Рисунок 4 – Схема с бодеплоттером  Рисунок 5 – Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ Определили частоту среза f среза определяют по снижению Uвых до уровня 0,707 от первоначального уровня, что соответствует – 3дБ. R=4.5 кОм (согласно варианту). Определить f среза и данные занести в таблицу 3. Таблица 3 – Исходные данные для проведения эксперимента по исследованию ФНЧ
2.2 Дифференцирующая цепь 2.2.1 Производная Схема для дифференцирующей RC-цепи изображена на рисунке 6. На рисунке 7 представлены параметры сигналов с функционального генератора.  Рисунок 6 – Дифференциатор Рассчитали скорость изменения входного сигнала по графику и величину производной, пропорциональной этой скорости:     Рисунок 8 – Характеристика входных/выходных сигналов с осциллографа Таблица 4 – Исходные данные для проведения эксперимента по исследованию дифференциатору
2.2.2 Дифференцирующая цепь. Реакция на импульсный сигнал Схема дифференцирующей цепи изображена на рисунке 9.  Рисунок 9– Дифференцирующая цепь Реакция на входное воздействие аналитически описывается выражением:  Использую данные осциллографа (рис.9), определил длительность положительного сигнала t мкс на выходе от уровня Umax до 1В и занес данные в таблицу 5.      Таблица 5 – Исходные данные для проведения эксперимента по исследованию ФВЧ
 Рисунок 10 – Осциллограмма дифференцирующей цепи 2.2.3 Дифференцирующая цепь как фильтр высоких частот (ФВЧ) На рисунке 11 представлена схема ФВЧ. Заполнить таблицу 6.  Рисунок 11 – ФВЧ Таблица 6 – Исходные данные для проведения эксперимента по снятию передаточной характеристики ФВЧ
Вывод: В дифференцирующей цепи изменения имеет прямую зависимость от изменения f: с увеличением частоты источника, уменьшается емкостное сопротивление конденсатора и уменьшается выходное напряжение и наоборот.2.2.4 Дифференцирующая цепь. ФВЧ. Передаточная характеристика На рисунке 12 представлена схема ФНЧ с бодеплоттером для снятия АЧХ. Частота среза fсреза определяется по уровню 0,707Uвх, что соответствует – 3дБ. Определить fсреза для данного значения R и записать в таблицу 7. Таблица 7 – Исходные данные для определения частоты среза
 Рисунок 12 – ФВЧ с бодеплоттером  Рисунок 13– Амплитудно-частотная характеристика ФВЧ Вывод: Исследовали прохождение тестовых сигналов через цепи преобразования, представленные как дифференцирующие и интегрирующие. Контрольные вопросы 1. В чем заключается основное предназначение идеальной разделительной цепи? Основное назначение идеальной разделительной цепи - не пропускать постоянную составляющую входного напряжения на выход при без искаженной передаче переменной составляющей. 2. Какую цепь называют интегрирующей? Интегрирующей цепью называется цепь, в которой выходное напряжение пропорционально интегралу от входного. Наиболее часто применяют интегрирующую цепь, состоящую из резистора R и конденсатора С 3. В чем заключается преимущество интегратора на операционном усилителе над интегрирующей RC-цепью? Операционные усилители с пассивными элементами в цепях обратной связи осуществляют некоторые математические операции, например масштабное усиление, суммирование, вычитание, интегрирование, дифференцирование, умножение на постоянный коэффициент и др., при любом из способов подачи входного сигнала и вводе сигнала ОС. В качестве пассивных элементов используются резисторы и конденсаторы или пассивные линейные цепи RC-типа (дифференцирующие и интегрирующие), а также комплексные варианты соединений резисторов. При включении в цепи ОС активных элементов операционный усилитель преобразуется в нелинейный преобразователь электрических сигналов с нелинейной амплитудной характеристикой, аналогичной амплитудной характеристике активных элементов в цепях обратной связи ОУ. |
