Практическая зависимость k(f)

Таблица 2

fген, Гц	Uвх, В	Uвых, В	k
200	4,2	0,4	0,095
500	4,2	1,0	0,238
1000	4,2	1,8	0,429
1500	4,2	2,3	0,548
1800	4,2	2,5	0,595
1900	4,2	2,6	0,619
2000	4,2	2,65	0,631
2100	4,2	2,7	0,642
2200	4,2	2,8	0,667
2300	4,2	2,85	0,679
2400	4,2	2,85	0,676
2500	4,2	2,9	0,690
2800	4,2	3,4	0,810
3200	4,2	3,6	0,857
4000	4,2	3,8	0,905
5000	4,2	4,0	0,952
7000	4,2	4,1	0,977
10000	4,2	4,2	1,000
16000	4,2	4,2	1,000

Построим на одном графике теоретическую и практическую АЧХ фильтра низких частот (зависимость коэффициента передачи от времени)

Как видно из практической зависимости, = 2550 Гц.

Далее подключаем генератор импульсов Г5-54 ко входу фильтра высоких частот и, изменяя длительность входного импульса t_{И ВХ,} определяем для цепи 1), в каком временном диапазоне выходной сигнал не имеет заметных искажений: _ФР<< t_{i ВХ}, искажается слабо: _ФР0,1 t_{i ВХ}, сильно искажается: 0,1t_iВХ _ФР<< 0,9t_{i ВХ},

1. Длительность 2500 мкс, частота 250 Гц

Выходной сигнал не имеет заметных искажений: _ФР<< t_{И ВХ}

2. Длительность 1500 мкс, частота 270 Гц

Выходной сигнал искажается слабо: _ФР0,1 t_{И ВХ}

3. Длительность 300 мкс, частота 270 Гц

Выходной сигнал сильно искажается: 0,1t_ИВХ _ФР<< 0,9t_{И ВХ}

Установим на генераторе импульсов частоту 270 Гц и время импульса 300 мкс. Затем найдем время, за которое амплитуда сигнала увеличится в e раз.

Получилось, что это время равно 75 мкс, то есть примерно равно постоянной времени цепи (RC). Как уже говорилось, неточность связана с возможным отклонением емкости конденсаторов от номинальной, возможным отклонением сопротивления от номинального, также из за внутренней емкости осциллографа, сопротивления соединительных проводов и емкости между клеммами в местах соединения приборов.

Как видно из графиков, чем меньше длительность импульса, тем сильнее искажения. Если длительность импульса близка или меньше к постоянной времени, то цепь становится интегрирующий, или удлиняющей

Исследовали прохождение прямоугольного импульса через RC--цепь с резистором на выходе. Для этого, изменяя длительность входного сигнала t_{И ВХ} определить для цепи, в каком временном диапазоне выходной сигнал имеет малые искажения: скол вершины U практически не заметен, искажается слабо: 10%, дифференцируется: на выходе два разнополярных импульса.

1. Длительность 1 мкс, частота 270 кГц

Выходной сигнал имеет малые искажения: скол вершины U практически не заметен

2. Длительность 10 мкс, частота 1 кГц

Выходной сигнал искажается слабо: 10%

3 Длительность 300 мкс, частота 1 кГц

Выходной сигнал дифференцируется: на выходе два разнополярных импульса

Установим на генераторе импульсов частоту 270 Гц и время импульса 300 мкс. Затем найдем время, за которое амплитуда сигнала уменьшится в e раз.

Получилось, что это время равно 92,5 мкс, то есть примерно равно RCю

Как видно из графиков, чем больше длительность импульса, тем сильнее искажения. Если длительность импульса больше постоянной времени, то цепь становится дифференцирующей, или укорачивающей.

Выводы

Во второй части работы мы рассмотрели влияние RC – цепей на сигналы. А именно рассмотрели фильтр низких частот (резистор на выходе) и фильтр высоких частот (ёмкость на выходе). Влияние этих фильтров хорошо просматривается на прямоугольных сигналах, генерируемых с помощью генератора прямоугольных импульсов Г5-54. Зависимости для нормировочных коэффициентов фильтров теоретические и практические соответственно для высоких и низких частот совпали в пределах погрешностей приборов и построения графических изображений.

Также в течение всей работы мы научились с помощью корректной настройки осциллографа получать на его экране чёткий и удобный к восприятию сигнал.