ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИХ И ИНТЕГРИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ

1. Цель и содержание работы

Целью работы является ознакомление с методикой расчёта и эксперимен­тального определения параметров дифференцирующих и интегрирующих це­пей RC и RL  типов.

2. Схемы и методика измерений

На рис. 1 представлены схемы исследуемых цепей в виде простейших четырёхполюсников.

Рис. 1. Дифференцирующие (a, б) и интегрирующие (в, г) RС и RL  цепи

Нa рис. 2 представлена структурная схема установки для измерений.

Рис. 2. Структурная схема установки для измерений

Входные сигналы подаютcя от генератора импульсов (ГИ) типа Г5-15 на левые (входные) зажимы 12, а выходные снимаются с правых (выходных) зажимов 34 исследуемых цепей. Одновременно вход­ные и выходные сигналы подаются на двухлучевой электронный осциллограф (ЭО) типа С1-55, с помощью которого измеряются амплитудно-временные ха­рактеристики исследуемых четырёхполюсников.

3. Задание

3.1. Смонтировать дифференцирующую цепочку RC  типа из деталей, предоставленных преподавателем.

3.2. Рассчитать постоянную времени цепи и длительность импульса на её выходе на уровне 0,5U_m; 0,1 U_m и 0,37U_m.

3.3. Подключить к смонтированной цепи генератор импульсов Г5-15, и входы осциллографа С1-55.

3.4. После проверки схемы преподавателем включить приборы, устано- вить амплитуду импульсов положительной полярности на выходе генератора импульсов порядка 5 В, длительность 10 мкс и частоту повторения 10 кГц.

3.5. Установить развёртку осциллографа таким образом, чтобы длитель-­ ность выходного импульса генератора составляла 5 делений (2 мкс/дел), а усиление по каналу Y  2 В/дел.

3.6. Измерить и записать длительность выходных импульсов цепи на уровне U_вых = 0,5 U_m; 0,1 U_m; 0,37 U_m.

3.7. Зарисовать один под другим графики напряжений на входе и выходе четырёхполюсника.

3.8. Изменяя длительность импульсов на входе цепи от 10 до 1 мкс (че­- рез 2 мкс) проверить, меняется ли форма выходных импульсов.

3.9. Смонтировать дифференцирующую цепочку RL  типа из деталей, предоставленных преподавателем, и повторить операции, указанные в п.п. 3.2 ... 3.8.

3.10. Смонтировать интегрирующую цепочку RC  типа.

3.11. Рассчитать постоянную времени цепи и нарастание импульса от уровня 0,1 U_m до уровня 0,5 U_m и до уровня 0,9 U_m.

3.12. Выполнить onерации, указанные в п.п. 3.3... 3.5.

3.13. Измерить и записать время нарастания импульсов от уровня 0,1 U_m до уровня 0,5 U_m; 0,67 U_m; 0,9 U_m и время спада от уровня 0,9 U_m до уровня 0,1 U_m. Зарисовать форму сигналов на входе и выходе цепи.

3.14. Смонтировать интегрирующую цепочку RL  типа и повторить опе­- рации, указанные в п.п. 3.11... 3.13.

4. Методические указания

4.1. Постоянная времени RC  дифференцирующих и интегрирующих це-­ пей определяется по формуле  = RC, a RL  цепей по формулe  = L/R.

4.2. Напряжение на входе дифференцирующей цепи при скачке напря- жения спадает по экспоненте

U_вых = U_me^-t/,

где U_m  амплитуда входного импульса.

Отсюда длительность выходного импульса

t_и  ln(U_вых/U_m).

Для удобства расчётов можно использовать таблицу:

Uвых/Um	0,1	0,367	0,5	0,9
ln (Uвых/Um)	2,3	1,0	0,7	0,1

4.3. Передний фронт импульса интегрирующей цепи нарастает в соответ­ствии c выражением

U_вых = U_m(l  е^-t/),

где U_m  амплитуда импульса на входе цепи.

После преобразования получим время нарастания импульса до заданного уровня U_вых/U_m

t_и = ln(l – U_вых/U_m).

При U_вых/U_m = 0,63 время нарастания t_н = .

5. Содержание отчёта

Отчёт должен содержать электрические схемы и значения параметров ис-следуемых цепей, результаты расчётов, указанных в задании, графики напря­жений, полученных в результате измерений и экспериментальные результаты.

Необходимо сравнить экспериментальные результаты с теоретическими и объяснить причины расхождения.