4. Исследование преобразователя «ток-напряжение» и активных – фильтров

4.1 Описание схем выполненных в лабораторном макете

4.1.1 Схема 1 рис.4.1.а представляет собой преобразователь и источник напряжения управляемый током. В предположении, что потенциал точки А (как при подаче , так и его отсутствии) равен нулю, а входное сопротивление 0У :

передаточная функция схемы , т.е. выходное напряжение схемы оказывается пропорциональным ее входному току.

4.2.2 Схемы 2 и 3 (рис.4.1, а и б) представляют собой активные фильтры. Так схема 3 представляет собой активный фильтр нижних частот (ФНЧ) первого порядка с инвертирующим усилителем. Передаточная характеристика ФНЧ имеет вид

, где ,

а - частота среза АЧХ фильтра: , на которой значение коэффициента передачи составляет 0,707 от его максимального значения. Максимальное значение модуля коэффициента передачи (на ) ; на частотах АЧХ схемы спадает до значения , причем крутизна спада (среза) АЧХ S составляет 20 dB на декаду (декада – десятикратное изменение частоты входного сигнала).

Схема 2 представляет собой простейший вариант полосового активного фильтра, выполненного как сочетание фильтров нижних и верхних частот (ФНЧ и ФВЧ). Как и в схеме 3 макета цепь 6, С2 представляет собой пассивный ФНЧ первого порядка, где , цепь R3, C1 – ФВЧ первого порядка, где . Задавая величины R6, C2 и R3, C1, т.е. значения и фильтров можно обеспечить пропускание фильтра в некой полосе частот (рис.4.2). Здесь кривая 1 АЧХ ФНЧ ( ), а кривая 2 АЧХ ФВЧ ( ).

Рис.4.2

Как видно из рис.3.7, при задании обеспечивается пропускание фильтра в полосе . Максимальное значение коэффициента передачи схемы

(знак минус означает инверсию входного сигнала).

4.2 Состав лабораторной установки:

– лабораторный макет;

– источник питания стенда 50 В;

– осциллограф С1-83 (или TDS 1002);

– многофункциональный генератор MOTECH FG-506;

– источник питания Б5-45;

– миллиамперметр М 253;

– вольтметр В7–26.

4.3 Порядок выполнения лабораторной работы

1. Подключить лабораторный макет (гнезда 16, 17) к источнику питания стенда 50В, соблюдая полярность подводимого напряжения.

2. Подключить входы В7–26 к выходам 5, 6 схемы 1 и установить переключатели выбор режима в пол. U и чувствительности (диапазона измерений) в пол. 10 В.

3. Подключить М253 к гнездам 2, 3 макета, соблюдая полярность подключения, и установить диапазон измерений в пол. 0,75 mA , множитель – в пол. х2.

4. Подключить источник питания Б5–45 к гнездам 1, 4 макета (плюс к Гн. 1) и установить значение его выходного напряжения в 0.

5. Включить источник питания стенда и подать на макет напряжение 20 В и включить В7–26 и источник питания Б5–45. Переключатель П2 макета установить в пол. 1.

6. подать на вход схемы 1 постоянное напряжение 0,1 В (по шкале Б5–45) и измерить значения входного тока и выходного напряжения по шкалам М253 и В7–26. Занести измеренные значения в протокол измерений.

7. Отключить М253, вольтметр В7–26 и источник питания Б5–45 от схемы.

8. Подключить генератор MOTECH к входам схемы 2 макета (гнезда 7, 9), а осциллограф С1–93 к ее выходу (гнезда 10, 11), переключатель П2 установить в пол. 2.

9. Пользуясь кнопками RANGE, FVNC и на лицевой панели генератора, выбрать диапазон выходной частоты синусоидального (SINE) сигнала равный 2К–20К и установить частоту выходного сигнала примерно равной 5 кГц.

10. Регулируя амплитуду выходного сигнала генератора и чувствительность осциллографа установить на его экране изображение сигнала возможно более близкое по форме к синусоидальному.

11. Снять АЧХ схемы регулируя частоту выходного сигнала в пределах установленного диапазона (2К–20К) и измеряя его амплитуду осциллографически. Определить максимальное значение .

12. Не изменяя значения амплитуды входного сигнала повторить измерения по п.11 в частотных диапазонах 200–2К (до значения 500 Гц) и 20К–200К (до значения 100 кГц). Измеренные значения амплитуд и частот свести в таблицу.

13. Установить П2 в пол. 3 и переключить выход генератора к выходу (гнезда 12, 13) схемы 3, и осциллограф к ее выходу (гнезда 14, 15), установить частотный диапазон генератора равный (2К–20К) и снять зависимость амплитуды выходного сигнала от частоты в различных диапазонах ее изменения 2К–20К, 20К–200К, 200–2К способом указанным в п.п. 9, 10, 11, 12.

Отчет по лабораторной работе должен содержать результаты измерений и графики АЧХ фильтров выполненных в схемах 2 и 3, (при построении АЧХ целесообразно откладывать значения частот в логарифмическом масштабе), значения частот среза фильтров и полосы пропускания фильтра в схеме 2.

При подготовке к защите отчета необходимо изучить параметры схем пассивных и активных ФНЧ и ФВЧ первого порядка и схемные решения полосовых и селективных RC фильтров.