1. Изучите амплитудно-частотную и переходную характеристики дифференцирующей цепи. (R =22 КОм, С = 5,1 нФ модули №1, №2)
1.1. Рассчитайте постоянную времени цепи τ и граничную частоту f1
1.2. Рассчитайте значение модуля коэффициента передачи и сдвиг фазы для частоты f=f1.
 |
1.3. Соберите схему, показанную на рис. 14.
Рис.14. Схема для исследования дифференцирующей цепи.
 |
1.4. При постоянной амплитудные напряжения Uвх=1В на входе RС -цепи измерьте Uвых на частотах 0,5; 1; 1,5; 2; 4; 8; 16 кГц.. Все измерения проводите при помощи осциллографа. Вычислите значения модуля коэффициента передачи для указанных частот. Данные запишите в таблицу 1. Табл. 1
1.5. На этих же частотах измерьте сдвиг фазы φ между выходным и входным сигналами RС- цепи, используя осциллограф в режиме внешней синхронизации. Синхронизируйте осциллограф входным сигналом. Подключите вход " Y " осциллографа ко входу исследуемой RС -цепи и установите длительность развертки такой, чтобы половина периода синусоиды занимала почти всю рабочую часть экрана (отрезок " а " на рис. 15). При этом необходимо отцентрировать изображение так, чтобы горизонтальная линия в центре экрана, осциллографа являлась бы горизонтальной осью симметрии входного синусоидального сигнала. Измерьте отрезок " а ", пользуясь ручками "стабильность", "уровень" и " ↔ "и совместите переход сигнала через ноль с пересечением горизонтальной оси симметрии экрана осциллографа содной из вертикальных линий экрана. Подключив " Y " вход осциллографа к выходу RС -цепи, заметьте временной сдвиг выходного сигнала по отношению ко входному по нулевым переходам и измерьте отрезок " b ", соответствующий этому временному сдвигу. Вычислите для всех частот сдвиг фазы.
 |
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 1.
 |
1.6. По данным таблицы постройте амплитудно-частотную и фазово-частотную характеристики дифференцирующей цепи. По каждой из них определите постоянную времени τ. Объясните характер изменения характеристик в области низких и высоких частот.
Рис.15. Измерение сдвига фаз между входным и выходным напряжениями
1.7. Получите на экране переходную характеристику дифференцирующей цепи. Для этого ко входу RС -цепи вместо генератора звуковых частот подключите генератор прямоугольных импульсов (модуль 6). Используйте осциллограф в режиме внешней синхронизации, запуская развертку входным импульсом. Зарисуйте переходную характеристику и измерьте постоянную времени τ. Сравните измеренные значения с вычислениями.
1.8. Зарисуйте и объясните переходные характеристики дифференцирующей цепи для различных постоянных времени (R =22 кОм; 100 кОм; 470 кОм; С =5,1 нф).
2. Из тех же элементов R и C соберите интегрирующую цепь. Снимите для нее и постройте амплитудно-частотную, фазовую и переходную характеристики. Обьясните характер их изменения. Зарисуйте и обьясните переходные характеристики интегрирующей цепи для различных постоянных времени.
Оформление результатов
В отчет включите принципиальные электрические схемы, расчетные формулы, таблицы измеренных и рассчитанных результатов, графики и выводы по результатам.
Контрольные вопросы
1. Какие цепи называются линейными?
2. Какое из записанных соотношений между постоянными времени τ и длительностью входного импульса tU соответствует условию лучшего дифференцирования входного импульса? лучшего интегрирования?
1) τ=tU; 2) τ>>tU; 3) τ<tU; 4) τ<<tU; 5) τ>tU.
3*. Нарисуйте векторные диаграммы для тока и напряжений в дифференцирующей и интегрирующей цепях. Обьясните причину наличия фазового сдвига между выходным и входным напряжениями.
4. Объясните взаимосвязь между амплитудно-частотной и переходной характеристиками дифференцирующей и интегрирующей RС - цепей.
5. К интегрирующей цепи R = 1 кОм, С =1000 мкф подключено постоянное напряжение 1В. Какого значения напряжения на выходе цепи достигает через 3 секунды? Через время равное τ?
Литература
1. В.Н. Ушаков. Основы радиоэлектроники и радиотехнические устройства, 1976
2. М.К. Ефимчик, С.С. Шушкевич. Основы радиоэлектроники, 1981.
3. А.А. Харкевич. Основы радиотехники, 1963.