4. Методические указания

4.1. Напряжение на выходе дифференцирующей цепи при воздействии на неё скачка напряжения изменяется в соответствии с выражением

(1)

,

где  = RC – постоянная времени, а – переходная характеристика дифференцирующей цепи.

При t =  выходное напряжение уменьшается по модулю в е раз, то есть до уровня, равного величине 0,37 . Поэтому длительность импульса на уровне 0,37 U_m равна   постоянной времени цепи.

4.2. Напряжение на выходе интегрирующей цепи при воздействии на неё скачка напряжения изменяется в соответствии с выражением

(2)

где  = RC – постоянная времени, а – переходная характеристика интегрирующей цепи.

При t =  выходное напряжение увеличивается по модулю до величины 0,63 . Поэтому время нарастания сигнала (по модулю) до величины 0,63 равно постоянной времени интегрирующей цепи.

4.3. Модуль коэффициента передачи дифференцирующей цепи при воздействии на неё синусоидального напряжения определяется выражением

(3)

,

где f_н = 1/2RC.

При f = f_н значение уменьшается в раз. Это условие позволяет найти частоту f_н и сравнить её экспериментально определённое значение с расчётным.

4.4. Модуль коэффициента передачи интегрирующей цепи при воздействии на неё синусоидального напряжения можно найти по формуле

(4)

,

где f_в = 1/2RC.

При f = f_в значение также уменьшается в раз. Следовательно, определив частоту, на которой уменьшается до уровня, равного 0,707 от его максимального значения, можно определить экспериментально f_в.

4.5. Значения величин резисторов R и конденсаторов С для разных положений переключателей S₃ и S₄ указаны на принципиальной схеме сменного модуля лабораторного стенда.

5. Обработка результатов измерений

5.1. По результатам исследований дифференцирующей и интегрирующей цепей при воздействии на них колебаний типа «Меандр» необходимо определить постоянные времени этих цепей ( = RC) при различных положениях переключателей S₃, S₄ и сравнить их с расчётными значениями, полученными при домашней подготовке к лабораторной работе. Величины резисторов R и конденсаторов С, необходимые для проведения данных расчётов, необходимо взять из принципиальной схемы, приведённой на рис.1 в описании лабораторной работы.

5.2. При снятии амплитудно-частотных характеристик дифференцирующей и интегрирующей цепей (пункты 3.8 и 3.10 задания на выполнение лабораторной работы) необходимо экспериментально определить граничные частоты (соответственно, f_н и f_в) полосы пропускания обеих цепей по уровню 0,707 и сравнить их с расчётными значениями, полученными при домашней подготовке.

6. Содержание отчёта

Отчёт выполняется каждым студентом индивидуально с использованием результатов, полученных при выполнении лабораторной работы и домашней подготовке к ней и должен содержать:

6.1. Рисунки временных зависимостей сигналов на выходах дифференцирующей и интегрирующей цепей при различных положениях переключателей S₃ и S₄, полученные при подаче на входы цепей колебаний типа «Меандр».

6.2. Экспериментальные и расчётные значения постоянных времени обоих типов цепей.

6.3. Графики амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) обоих типов цепей, выполненные в логарифмическом масштабе по оси частот, с точными значениями их граничных частот (соответственно, f_н и f_в), определённых экспериментально. Указать, какая из цепей является фильтром нижних частот, а какая фильтром верхних частот.

6.4. Расчётные значения граничных частот дифференцирующей и интегрирующей цепей, полученные при домашней подготовке, результаты их сравнения со значениями, полученными экспериментально при выполнении лабораторной работы, а также объяснение причин расхождения этих значений.