labs / lab_33
.docxФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ
(МТУСИ)
Кафедра теории электрических цепей
Лабораторная работа № 33
«Исследование активных интегрирующих и дифференцирующих цепей»
Выполнил студент группы “Сортирный Союз”
username
Москва 2020
Цель работы:
С помощью машинного эксперимента получить форму напряжения на выходе активных интегрирующих и дифференцирующих цепей при различных формах напряжения на входе. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.
Расчетные формулы:
Входное напряжение
- синусоидальное входное напряжение, где – амплитуда входного напряжения
=2 кГц – частота входного напряжения
мс – время
Для интегрирующей цепи
, где – выходное напряжение
– коэффициент пропорциональности
Для активной интегрирующей цепи
Для дифференцирующей цепи
, где – выходное напряжение
– коэффициент пропорциональности
Для активной дифференцирующей цепи
Предварительный расчет:
Расчет комплексно-передаточной функции интегрирующей цепи
U1 = I*R1+ I*C1 ; U2 = I*R1
H=U2/U1= (I*R1)/I*(C1+R1)=R1/(C1+R1)
R1=R
C1=1/iωC
H=R/(R+1/ iωC)
ω=2πf
H=R/(R+1/i2πfC)
f = 2000Гц; C = Ф; R = 1000 Ом;
Схемы:
Схема активной интегрирующей цепи (синусоидальное воздействие)
Схема активной интегрирующей цепи (прямоугольное воздействие)
Схема активной интегрирующей цепи (треугольное воздействие)
Схема активной дифференцирующей цепи (синусоидальное воздействие)
Схема активной дифференцирующей цепи (прямоугольное воздействие)
Схема активной дифференцирующей цепи (треугольное воздействие)
Графики:
Активная интегрирующая цепь при синусоидальном воздействии
, B
t, мс
График зависимости синусоидального входного напряжения от времени
, B
t, мс
График зависимости выходного напряжения от времени
Вывод: выходной сигнал интегрирующей активной цепи представляет собой проинтегрированный входной сигнал, то есть, синусоида заменилась косинусоидой.
Активная интегрирующая цепь при прямоугольном воздействии
, B
t, мс
График зависимости напряжения импульсного источника от времени
, B
t, мс
График зависимости выходного напряжения от времени
Вывод: выходной сигнал - сигнал пилообразной формы, т. e. проинтегрированная прямоугольность последовательность импульсов.
Активная интегрирующая цепь при треугольном воздействии
, B
t, мс
График зависимости напряжения импульсного источника от времени
, B
t, мс
График зависимости выходного напряжения от времени
Вывод: выходной сигнал - проинтегрированная пилообразная последовательность, т. e., синусоида.
Активная дифференцирующая цепь при синусоидальном воздействии
, B
t, мс
График зависимости синусоидального входного напряжения от времени
, B
t, мс
График зависимости выходного напряжения от времени
Активная дифференцирующая цепь при прямоугольном воздействии
, B
t, мс
График зависимости напряжения импульсного источника от времени
, B
t, мс
График зависимости выходного напряжения от времени
Вывод: выходной сигнал дифференцирующей активной цепи при прямоугольном воздействии представляет собой повторяющуюся последовательность продифференцированных прямоугольных импульсов.
Активная дифференцирующая цепь при треугольном воздействии
, B
t, мс
График зависимости напряжения импульсного источника от времени
, B
t, мс
График зависимости выходного напряжения от времени
Вывод: выходной сигнал при треугольном воздействии представляет собой повторяющуюся последовательность прямоугольных импульсов с небольшими искажениями, которые являются производной от пилообразной последовательности на входе.
Контрольные Вопросы:
Какие цепи называются интегрирующими? Приведите пример.
Ответ: Интегрирующие цепи – цепи, у которых выходное напряжение пропорционально интегралу входного напряжения. Пассивная RC-цепь.
Какие цепи называются дифференцирующими? Приведите пример.
Ответ: Дифференцирующие цепи – цепи, у которых выходной сигнал прямопропорционален производной входного сигнала. Пассивная CR-цепь.
В каких случаях применяются интегрирующие цепи?
Ответ: Интегрирующие цепи применяют для выполнения операций интегрирования в аналоговых вычислительных устройствах; для подавления коротких импульсных помех значительной амплитуды; для измерения числа импульсов, поступающих на устройство за единицу времени.
В каких случаях применяются дифференцирующие цепи?
Ответ: Дифференцирующие цепи применяют тогда, когда требуется преобразовать входное напряжение в сигнал, изменяющийся по закону производной входного напряжения.
Нарисуйте схему интегратора на ОУ и выведите его передаточную функцию H.
Ответ:
H=U2/U1= (I*Z2)/I*(Z1+Z2)=Z1/(Z1+Z1)
Z1=R ; Z2=1/iωC
H=(1/iωC )/(R+1/ iωC)
ω=2πf H=(1/i2πfC )/(R+1/i2πfC)