1. Частотные характеристики rc – и cr – цепей

RC – цепь. Комплексная функция входного сопротивления:

. Комплексная передаточная функция напряжения:

.

Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики примут вид:

.

.

Графики амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик показаны на рис.5.

K_u

1

1/

0 ω_c ω

0 ω

- π/4

- π/2



Рис. 5

Из графиков видно, что RC– цепь пропускает низкочастотные колебания, и не пропускает высокочастотные. На частоте среза полосы пропусканияω_сполучаем

.

Отсюда, частота среза ω_с = 1/ τ. Ширина полосы пропускания RC – цепи равна частоте среза. Рассмотренная RC – цепь может быть использована как фильтр низких частот.

СR – цепь

Входное сопротивление CR– цепи такое же, как иRC– цепи. Комплексная передаточная функция напряжения:

Амплитудно-частотная и фазово-частотная характеристики:

;.

K_u

1

1/

0 1/ ω

φ

π/2

π/4

0 1/ τ ω

Рис. 6.

CR – цепь пропускает колебания с частотами выше частоты срезаω_гр = 1/ τ. Сверху полоса пропускания не ограничена.CR– цепь часто используют в качестве фильтра высоких частот. На рис.6 приведены графики амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик пассивного фильтра высоких частот.

П. Экспериментальная часть

Для исследования простейших радиоэлектронных цепей используется лабораторный стенд, который включает в себя три основных устройства:

• источник стабилизированного напряжения (+10В).

• релаксационный генератор на операционном усилителе К140 УД608 с двумя фиксированными частотами 500 Гц и 2 кГц и регулируемой скважностью.

• дифференцирующие и интегрирующие цепочки с фиксированными параметрами R и С. (R=20 кОм, 10 кОм, 5 кОм. С= 100 нФ, 10 нФ, 1 нФ.)

На рис.7 приведена схема релаксационного генератора.

U_n

R₁ 10k R₅ 37k +10B

R₃ 20k

R₄ 20k

11k D₁

K

C C D₂

R₂ 11k

Рис. 7. Принципиальная схема релаксационного генератора.

Тумблер К₁переключает частоту генерации, резисторыR₁ и R₂ регулируют

скважность выходного сигнала.

Устройство работает следующим образом. При включении питания на выходе операционного усилителя устанавливается напряжение близкое к напряжению питания +10 В. Через резистор 11кОм и диод Д₁ начинается зарядка конденсатора С_2. При достижении на нем напряжения U’_пор. операционный усилитель переключается и на выходе устанавливается U_вых.= 0. Конденсатор разряжается через резистор R₂ и диод Д₂. При достижении на нем U”_пор. происходит обратное переключение операционного усилителя с установкой на выходе напряжения близкого к напряжению питания, что приводит к новой зарядке конденсатора. Эти процессы повторяются пока подано напряжение питания. Частота колебательного процесса определяется из соотношения:

.

Уменьшение времени разрядки конденсатора С₂резисторомR₂изменяет скважность выходного сигнала.

На рис. 8 приведена схема расположения основных блоков, управляющих элементов и выводов для подключения измерительных приборов лабораторного стенда.

6 9

Рис. 8.

1. Сетевой трансформатор блока питания.

2. Стабилизатор напряжения +10 В.

3. Плата релаксационного генератора и переключатель частоты генерации прямоугольных импульсов.

4. Переключатель выхода (6) на работу от внутреннего или от внешнего генераторов.

5. Резистор регулировки скважности выходного сигнала.

6. Клеммы выхода внутреннего генератора и подключения внешнего.

7. Плата конденсаторов с переключателем номиналов конденсаторов RC иCR– цепей.

8. Плата резисторов с переключателем номиналов резисторовRCиCR- цепей.

9. Клеммы для выходного сигнала с RCиCR– цепей.

10. Тумблер переключения дифференцирующей и интегрирующей цепей.

11. Тумблер и сигнальный светодиод питания.