176 Данного пособия; 3) выполнить предварительный расчет; 4) ответить на вопросы для самопроверки.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментально определить форму сигналов на выходе интегрирую

щей цепи при различных соотношениях постоянной времени цепи и длитель¬ности сигнала.

КРАТКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Интегрирующими называются четырехполюсники, напряжение на выхо¬дe которых пропорционально интегралу от напряжения на входе, т. е. че¬тырехполюсинки, в которых выполняется условие.u2(t)~ ∫u1(t)dt . Интегрирующие цепи могут быть либо Пассивны, ли о активными. Пока¬жем, что цепь на рис. 22.1, в которой R >> ХС, является практически ин¬тегрирующей. Если Х с<< R, то и2 <<u1 . В этом случае i≈ и1 /R. Тогда

и2=иС=(1/С)∫idt=(1/C)∫(u1/R)dt=(1|СR)∫u1dt=(1/τ)∫u1dt.

Таким образом, цепь на рис. 22.1 будет практически интегрирующей, если коэффициент передачи данной цепи много меньше 1 или постоянная времени цепи т много больше периода Входного напряжении T.

Интегрирующие Цепи используют для получения на выходе сигналов, длительность которых больше, чем у входных, a крутизна фронтов мень¬ше. Такие цепи выполняют разнообразные функции, например, позволя¬ют уменьшить воздействие импульсных помех, преобразуют сигналы , от¬личающиеся по длительности, в сигналы, отличающиеся по амплитуде и Т. д. При воздействии коротких импульсов конденсатор не успевает пол¬ностью зарядиться, a при Воздействии длительного — успевает, за счет чего возникает разница в напряжениях на выходе цепи (рис. 22.2) .

Операция интегрирования в комплексной форме соответствует ум¬ножению на множитель 1/j w, поэтому интегрирующей будет любой четырехполюсник, в котором выполняется условие U2 ~(1/jw)U1 или, что одно и то же, Н~ (1 /j w)) , откуда Н~ 1 /w. Для цепи рис. 22.1

H=Z2/(Z1+Z2)=(1/jwC)/(R+1/jwC)=1/(1+jwRC)

Очевидно, что в данной цепи Н~ 1 /w в том случае, если выполняется Неравенство wRC>>1, или f >> 1/2πRC=1/2πτ. На практике цепь считают интегрирующей в диапазоне частот, В котором выполняется условие f ≥

(5:10)/2πτ≈1/τ=1/RC.

Если R « Хс, то падением напряжения на сопротивлении R можно прене6речь и считать, что и2 (t) ≈и1 (t) . В этом случае цепь является раз¬делительной. Условие R << ХС можно записать в виде R <<1 /wС=1 /2πfC, Т. e. (5 :10)R=1 /2πf С, откуда в диапазоне 0 ...1 / [ (5 :10) *27πRC] =0,02/RC=0,02/τ цепь оказывается практически разделительной. В диапа¬зоне 1 /50τ ...1 /τ цепь является частично интегрирующей.

Напряжение на выходе интегрирующей цепи будет такой формы, при которой производная ОТ выходного напряжения повторяет форму напряжения на входе. Например, если входное напряжение имеет прямоуголь¬ную форму, то напряжение на выходе цепи — треугольную, поскольку производная от треугольной кривой имеет прямоугольную форму (см. лабораторную работу N° 21) . Длительность импульсов выходном напряжения D2 в интегрирующих цепях больше Длительности входного напряжения D1 .

Активную интегрирующую цепь собирают по схеме, показанной на рис. 22.З. B данной цепи Н=Z2/Z1 =1/jwRC, т.е. Н~ 1/w, и следовательно, цепь является интегрирующей.

ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ

1. Рассчитать значения сопротивлений r в цели рис. 22.1, при которых цепь является: a) переходной; 6) интегрирующей, если период входного напряжения t составляет 500 мкс.

ВОПРОСЫ САМОПРОВЕРКИ ДЛЯ ДОПУСКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЬ

Нарисуйте схему пассивной интегрирующей цепи. При каких условиях цепь рис. 22.1 является: a) разделительной; 6) интегрирующей?

Как определить диапазон частот, в котором цепь рис. 22.1 является: a) разделительной; б) интегрирующей?

Каким образом импульсы, отличающиеся па длительности, прео6разовывают в импульсы, отличающиеся по амплитуде?

Какую форму имеет напряжение на выходе цепи рис. 22.1, если напряжение на входе имеет прямоугольную форму, a цепь: a) разделительная; 6) интегрирующая?

ЗАДАНИЕ

Экспериментально получить кривые выходного напряжения при входных напряжениях. c различными формами ДЛЯ цепей, y которых постоянная времени Изменяется от т<< T до т>> T.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Собрать цепь по схеме, показанной на рис. 22.4. Регуляторы на генераторе установить в положения, при которых выходное напряжение имеет прямоугольную форму со скважностью равной 2, периодом T=500 мкс

при возможно 6бльшем выходном напряжении. Тумблер первого канала на ЭК установить в положение "Внутр.", остальные тумблерs в такие положения, при которых период изображения занимает пять клеток. Изменять сопротивление Rм от значения, при котором τ« T, до значения, при котором τ» Т (например, от 40 до 5120 Ом) . Наблюдать за Измене¬нием формы выходного напряжения. Зарисовывать кривые в характерных точках.

Установить RM =5120 Ом. Изменять скважность от 2 до, примерно, 20. Наблюдать за напряжением на выходе интегрирующей цепи. Убедить¬ся, что при коротких импульсах напряжение на выходе оказывается мень¬шим, чем при длинных. Зарисовывать изображения в характерных точках.

Переключатель "ПФ " установить в положение " ". Проделать ана¬логичные эксперименты.

Собрать цепь по схеме рис. 22.5. На блоке питания включить тумблер "Умножитель частоты", на блоке Г2 переключатель "ПФ" установить в положение " ", на блоке ЭК тумблер "Вх.1 канала" перевести в положение "Внешн.", на блоке УЧ включить тумблер первой гармоники, остальные тумблеры установить в положение "Выкл.", регулятор Um первой гармоники повернуть по часовой стрелке, регулятор Um суммарного напряжения установить примерно в среднее положение. C помощью регуляторов усиления на ЭК получить изображения на входе и выходе интегрирующей цепи c размахом в несколько клеток. Включить тумблер "Сигнал", находящийся в нижнем отсеке блока УЧ, при этом напряжение на входе цепи будет представлять синусоиду, на которую наложены узкие короткие импульсы. Будем считать синусоиду — полезным сигналом, a импульсы — помехой. Убедиться, что на выходе интегрирующей цепи помеха ска¬зывается значительно меньше, чем на входе.