Лабораторная работа № 3

Измерение переходных и импульсных

Характеристик rс цепей и прохождение через них

Прямоугольного импульса

Цель работы

Измерение переходных и импульсных характеристик в цепях RC и исследование реакции цепей на прямоугольный импульс при различных длительностях входного импульса.

Подготовка к работе

1. Изучить разделы курса по конспекту лекций и учебникам [1–3].

2. Рассчитать переходные и импульсные характеристики для схем, представленных на рис. 3.1 и рис. 3.2 и начертить их графики. Для расчетов принять R= 500 Ом, С= 0,1 мкФ.

Рис. 3.1 Рис. 3.2

3. Построить графики u_вых(t) при воздействии на входе цепей напряжения в виде прямоугольного импульса амплитудой 0,5 В и длительностью 10мкс, 75 мкс и 400 мкс.

Описание установки

Лабораторная работы выполняется на том же макете, что и лабораторная работа №2.

Если выбрать длительность импульса больше длительности переходного процесса в цепи, то реакция цепи на передний фронт и сам импульс в интервалеполностью совпадают с реакцией цепи на подключение к источнику постоянного напряжения. Следовательно, по этой осциллограмме может быть найдена переходная характеристика.

Для наблюдения импульсной характеристики на вход цепи необходимо подать короткий импульс, чтобы его воздействие на цепь можно было считать подобным воздействию δ(t). Для этого выбирают длительность импульса много меньше характерного времени реакции цепи.

Длительность паузы между импульсами выбирается в обоих случаях такой, чтобы за ее время цепь успела вернуться к нулевым начальным условиям, т.е. длительность паузы должна быть больше длительности переходного процесса.

Выполнение работы

1. Установить амплитуду импульса на выходе делителя 0,5 В, а частоту импульсов 1000 Гц.

2. Подключить выход делителя к входу цепи RC рис. 3.1. Подобрать длительность импульсов такой, чтобы можно было измерить переходную характеристику. Зарисовать u_с(t).По полученной осциллограмменайти .

3. Для измерения подобрать длительность импульса такой малой, чтобы форма выходного напряжения не зависела от длительности импульса, а величина выходного напряжения была пропорциональна площади импульса. Зарисоватьu_с(t).По полученной осциллограмменайти .

4. Зарисовать u_с(t)при подаче на вход импульсов длительностью 10 мкс, 75 мкс и 400 мкс и сравнить их с рассчитанными. По осциллограммам найти амплитуды выходных импульсов, их длительности и время запаздывания.

5. Повторить п.2, 3 и 4 для схемы рис. 3.2, зарисовывая u_R(t).

Контрольные вопросы

1. Что называется переходной и импульсной характеристикой цепи?

2. Как можно рассчитать реакцию цепи при произвольном воздействии на входе?

3. Рассчитать переходную и импульсную характеристику для заданной преподавателем цепи первого порядка.

4. Найти реакцию цепи на прямоугольный импульс по заданным преподавателем параметрам импульса и .

Лабораторная работа № 4 исследование установившегося синусоидального режима в длинной линии

Цель работы

Исследование распределения напряжения вдоль линии для различных нагрузок. Измерение длины волны в линии и сопротивление нагрузки.

Подготовка к работе

1. Изучить раздел курса по конспекту лекций и учебникам.

2. Рассчитать волновое сопротивление двухпроводной линии по формуле: , где– расстояние между центрами проводов,– диаметр проводов. В работе используется линия, у которойb=30 мм, а d=6 мм. Рассчитать также β и λ. 3. Построить графики распределения действующего значения напряжения вдоль линии, работающей на частоте 500 МГц, для значений сопротивлений R_H1 и R_H2 из таблицы.

4. Найти минимальные длины отрезков короткозамкнутой линии, входные сопротивления которых равны сопротивлениям индуктивности и емкости на частоте 500 МГц. Значения ивзять из таблицы.

№ бригады	1	2	3	4	5	6	7	8
RH1, Ом	450	490	420	470	500	520	560	600
RH2, Ом	100	150	120	130	170	110	140	160
L, мкГн	0,2	0,5	0,1	0,3	0,4	0,5	0,6	0,25
С, пФ	2,2	1,5	1,8	0,8	2,5	3,2	1	2

Описание установки

В работе используется открытая двухпроводная линия, питаемая от генератора с частотой около 500 МГц. Потерями в линии можно пренебречь, а фазовую скорость в ней можно считать равной скорости света. Схематично линия показана на рисунке.

В качестве нагрузки в линии используется резистор, который вместе с отрезком короткозамкнутой линии за ним образует комплексную нагрузку линии. Для измерения напряжения между проводами линии используется индикатор (микроамперметр с выпрямителем), который можно перемещать вдоль линии. Вольт-амперную характеристику детектора часто можно считать квадратичной. В этом случае показания прибора пропорциональны квадрату напряжения. Следовательно, относительное напряжение между проводами линии будет пропорционально квадратному корню из показаний прибора. Следует отметить, что абсолютная калибровка показаний индикатора на этих частотах затруднительна. Поэтому возможно только измерение относительных значений напряжения в различных сечениях линии.

В процессе измерения следует находиться как можно дальше от линии, поскольку все близкорасположенные предметы влияют на режим работы линии и могут исказить результаты измерений. Зону влияния тела человека легко определить, поднося руку к линии и наблюдая за изменением показаний индикатора.

Выполнение работы

1. Исследование режима в короткозамкнутой линии, измерение длины волны. Установить в конце линии короткозамыкающую перемычку. Перемещая индикатор вдоль линии записать показания прибора и соответствующие им координаты. Измерения проводить через каждые 2 см так, чтобы наблюдать три минимума. По результатам измерений построить график распределения относительного напряжения вдоль линии. Найти положение нулей напряжения в линии и по их расположению определить длину волны в линии.

2. Исследование режима в нагруженной линии. В качестве комплексной нагрузки линии установить резистор и отрезок короткозамкнутой линии за ним длиной 7–8 см, как показано на рисунке. Записать координату места включения резистора. Установив нагрузку, провести измерение распределения напряжения вдоль линии аналогично п.1. Построить график распределения относительного напряжения вдоль линии. Пользуясь графиком рассчитать величину КБВ и КСВ. По результатам измерений рассчитать комплексное сопротивление нагрузки.

Контрольные вопросы

1. Какую линию называют длинной?

2. Какая линия называется неискажающей? Каким условиям должны удовлетворять вторичные и первичные параметры линии, чтобы она была неискажающей?

3. Какую линию называют линией без потерь? Чему равны вторичные параметры линии без потерь?

5. Что называется КБВ и КСВ?

6. Как по результатам измерений можно определить сопротивление нагрузки?