1. Основы теории

При изучении теории обратить внимание на следующее.

В случаях, когда электрические цепи используются для передачи и преобразования информации, исследователя часто не интересуют режимы работы отдельных элементов цепи. Исследователя интересует только характеристики сигнала на выходе некоторой сложной схемы и их связь с входным сигналом этой же схемы. Сложная электрическая цепь при этом представляется четырёхполюсником, имеющим два входных и два выходных узла.

Примером четырёхполюсника, преобразующим электрические сигналы, является интегрирующий четырёхполюсник. Выходной сигнал интегрирующего четырёхполюсника пропорционален интегралу от сигнала на его входе. Естественно, что процесс интегрирования является следствием протекания переходных процессов в электрической цепи четырёхполюсника.

Простейшие интегрирующие цепи могут быть построены как на базе RC так и на базе LR элементов. Рассмотрим RC цепь, как наиболее часто применяемую.

Для последовательной цепи . Если принять , то без существенной ошибки можно записать . Тогда напряжение на выходе двухполюсника составит .

Погрешность, связанная с пренебрежением влияния на результат напряжения на конденсаторе при определении тока зависит от продолжительности действия сигнала. Для обеспечения достаточной точности необходимо, чтобы постоянная времени заряда цепи была меньше периода действия сигнала.

Указанный подход справедлив также для синусоидального сигнала на входе цепи . Напряжение на выходе четырёхполюсника составит . Здесь постоянная времени .

2. Виртуальные исследования

2.1. Предварительный расчёт

В соответствии с заданными значениями RC рассчитать постоянную времени интегрирования цепи.

Задаваясь значениями k=0,01; 0,02; 0,05; рассчитать период следования импульсов и его временные характеристики р1-р5 согласно схеме импульса.

Для синусоидального входного сигнала рассчитать период синусоидального сигнала при разных значениях к и соответствующую ему частоту .

Результаты расчётов можно округлить до удобных значений. Результаты всех расчётов включить в отчёт.

2.2. Исследование цепи при прямоугольном импульсном воздействии

2.2.1. Включить ЭВМ и запустить предложенную преподавателем программу.

2 .2.2. Смоделировать на наборном поле программы электрическую цепь. В качестве источника выбрать пульсирующий источник со следующими характеристиками: VZERO=0 VONE=1 P1=* Р2=* P3=* P4=* P5=* при к=0,01. Здесь * - рассчитанные ранее значения величин. Значения ёмкости и сопротивления установить согласно заданному варианту.

2.2.3. Провести исследование модели в переходном режиме для времени t=2Т. Кривые входного и выходного напряжения вывести на разных листах. Скопировать графики в протокол.

2.2.4. Повторить исследования по п. 2.2.2 -2.2.3 для других значений к.

2.3. Исследование цепи при трапециедальном импульсном воздействии

2.3.1. Заменить импульсный источник с прямоугольным импульсом на импульсный источник с трапециедальным импульсом.

2.3.2. Повторить исследования по п. 2.2.2- 2.2.4 для различных значений к для трапециедального импульса.

2.4. Исследование цепи при треугольном импульсном воздействии

2.4.1. Заменить импульсный источник с трапециедальным импульсом на источник с треугольным импульсом.

2.4.2. Повторить исследования по п. 2.2.2-2.2.4 для различных значений к для треугольного импульса.

2.5. Исследование цепи при синусоидальном переменном токе

2.5.1. Заменить импульсный источник на синусоидальный источник с амплитудой 1В и частотой, рассчитанной ранее.

2.5.2. Провести исследования по п. 2.2.3 – 2.2.4 для всех частот синусоидального тока.

3. Аналитические исследования

3.1. Рассчитать классическим методом и построить графики изменения выходного напряжения от времени для различных параметров прямоугольного импульса.

Сопоставить данные расчёта с данными п.2.2.

3.2. Установить связь между постоянной времени цепи, периодом следования импульсов и точностью интегрирования.

3.3. Объяснить каждый участок кривой выходного напряжения.

3.4. Сделать выводы по работе.

Вопросы для самопроверки

1. Каким образом осуществляется операция интегрирования в электрических цепях.

2. При каких условиях происходит интегрирование сигнала.

3. От каких параметров цепи зависит точность интегрирования.