ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №11

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИХ И

ИНТЕГРИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ

Цель работы: экспериментально определить формы сигналов на выходе дифференцирующих и интегрирующих цепей при различных воздействиях.

Домашнее задание

1. Изучите по [1] тему «Дифференцирующие и интегрирующие цепи».

2. Подготовьте бланк отчета.

3. Подготовьте ответы на вопросы для самопроверки.

4 Рассчитайте величину резистивного сопротивления R, чтобы схема (рисунок 11а) была дифференцирующей, если величина емкости конденсатора С_А=28,3нФ, частота повторения сигналов f=2 кГц.

5 Рассчитайте величину резистивного сопротивления R, чтобы схема (рисунок 11б) была дифференцирующей, если величина индуктивности катушки L_A=44мГн, частота повторения сигналов f=2кГц.

6 Рассчитайте величину резистивного сопротивления R, чтобы схема (рисунок 11г) была интегрирующей, если величина емкости конденсатора С_A=28,3нФ, частота повторения сигнала f=2кГц.

7 Занесите полученные величины сопротивлений в таблицу 11.1 в графы R_диф или R_инт.

Вопросы для самопроверки

1. Какими пассивными элементами можно реализовать дифференцирующую цепь? Нарисуйте схемы.

2. Какими пассивными элементами можно реализовать интегрирующую цепь? Нарисуйте схемы.

3. Как зависит коэффициент передачи дифференцирующей цепи от частоты?

4. Как зависит коэффициент передачи интегрирующей цепи от частоты?

5. Какие недостатки пассивных дифференцирующих и интегрирующих цепей по сравнению с активными?

6. Дайте изображение активной дифференцирующей цепи. Докажите, что эта цепь дифференцирует.

7. Дайте изображение активной интегрирующей цепи. Докажите, что эта цепь интегрирует.

8. Какой формы сигнал получается после дифференцирования сигнала треугольной формы? После интегрирования?

9. Докажите при каких условиях цепь RC дифференцирует? интегрирует?

10 Докажите при каких условиях цепь RL дифференцирует? интегрирует?

Приборы и оборудование

1. Лабораторный стенд ЛКТЦ.

2. Соединительные провода (7 шт).

Порядок выполнения работы

1. Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам для самопроверки.

2. Подготовка лабораторной установки к работе, получение инструктажа по технике безопасности.

   1. Ознакомление с элементами, из которых собирают исследуемую цепь (рисунки 11а, 11б, 11в, 11г): генератором на блоке Г3, осциллографом, операционным усилителем на плате активных элементов, элементами С_А, L_А, Rм, Rд.

   2. Соберите электрическую цепь по схеме (рисунок 11 а).

   3. Поставьте переключатели в следующие позиции:

– на блоке Г1 тумблер в положение «ВНУТР»;

– на блоке Г2 переключатель формы сигнала в третью позицию

.

– на блоке Г3 тумблеры в положения «НОРМ» и «10В»;

– на блоке «ЭК» тумблер «КАНАЛ» установите в среднее положение;

– ослабление обоих каналов в положение 1:10;

– тумблеры синхронизации «1-ый КАНАЛ» и «ВХОД Х» в положение «ВНУТР»;

– регуляторы «ПОДСТРОЙКА» поверните против часовой стрелки до упора

2.4 Пригласите преподавателя проверить собранную цепь.

2.5 Включить тумблеры в следующей последовательности: «СЕТЬ», «ГЕНЕРАТОР», «КОММУТАТОР-ОСЦИЛЛОГРАФ».

а)

б)

в)

г)

Рисунок 11 - Схемы для исследования пассивных дифференцирующих (а, б), активной дифференцирующей (в) и интегрирующей цепи (г)

3. Проведите исследования пассивных дифференцирующих цепей (рисунки 11а, 11б). Для этого:

   1. На блоке генератора Г3 ручкой регулировка напряжения установите по верхней шкале вольтметра PV1 напряжение на входе цепи от 2В до 4В по вашему выбору. Поддерживайте величину этого напряжения во всех опытах!

   2. На магазине сопротивлений установите сопротивление, ближайшее к величине, рассчитанной в пункте 4 домашнего задания.

   3. С помощью регуляторов «УСИЛЕНИЕ Х», «РАЗВЕРТКА», «УСИЛЕНИЕ 1-ГО КАНАЛА», «РАСХОЖДЕНИЕ», «↔», «↨», установите изображение сигнала первого канала вверху экрана (это сигнал, подаваемый на вход дифференцирующей цепи) размахом 2…4 клетки.

   4. Получите изображение второго канала (это сигнал, получаемый на выходе дифференцирующей цепи) размахом 2…4 клетки. Используйте регулятор «УСИЛЕНИЕ 2-ГО КАНАЛА».

   5. Ручкой «РАСХОЖДЕНИЕ» наложите изображения сигналов одно на другое и зарисуйте эти изображения в таблице 11.1 (входной и выходной сигналы разными цветами).

3.6 Определите коэффициент передачи исследуемой цепи (К=).

Внимание! При проведении данного исследования не трогайте больше регуляторы «УСИЛЕНИЯ» 1 и 2 каналов. Нажмите кнопку «ТАРИР» 1-го канала и держите ее все время измерений. На экране появится сигнал прямоугольной формы. Регулятором «ТАРИР-НАПРЯЖЕНИЕ» установите размах этого сигнала величиной 1 клетка. По верхней шкале вольтметра PV1 снимите величину напряжения. Это напряжение соответствует величине сигнала в 1 клетку. 1 клетка-«N» вольт (где «N»-снятое вами напряжение). Отпустите кнопку «ТАРИР». Чтобы узнать величину напряжения U1 надо показание вольтметра «N» умножить на число клеток, которое занимает сигнал 1 канала.

3.7 Проделайте пункт 3.6 для второго канала. Определите величину U2 (нажимаете и держите кнопку «ТАРИР»-2-ого канала).

3.8 Занесите померенные данные в таблицу 11.1

3.9 Повторите пункты 3.4-3.8 для сигналов следующих форм: , .

Внимание! Чтобы получить сигнал данной формы надо поставить переключатель формы в 7-ую позицию и использовать нижний регулятор «ПОДСТРОЙКА».

3.10 Соберите электрическую цепь по схеме (рисунок 11б).

3.11 На магазине сопротивлений установите сопротивление, ближайшее к величине, рассчитанной в пункте 5 домашнего задания.

3.12 Повторите пункты 3.4…3.8 для сигналов треугольной и пилообразной формы.

Внимание! Чтобы получить сигнал пилообразной формы надо использовать нижний регулятор «ПОДСТРОЙКА».

4 Проведите исследование активной дифференцирующей цепи. Для этого:

4.1 Соберите электрическую цепь по схеме (рисунок 11в)

Таблица 11.1 - экспериментальные данные исследования дифференцирующих и интегрирующих цепей

Са=28,3нФ; Lа=44мГн
Класс цепи	Форма входного сигнала	По расчету		Получено из опытов		Рассчитано
		Rдиф	Rинт	U1	U2	К
Дифференцирующая цепь RC			–
			–
			–
Дифференцирующая цепь RL			–
			–
Дифференцирующая цепь ARC		–	–
		–	–
Интегрирующая цепь RС		–
		–
		–

4.2 На магазине сопротивлений установите величину сопротивления 40…80 Ом. Это сопротивление необходимо для нейтрализации влияния индуктивности соединительных проводов. Включите тумблер «ПЛАТА ЭЛЕМЕНТОВ».

4.3 Повторите пункты 3.4…3.8 для сигналов синусоидальной и треугольной формы.

5 Проведите исследование пассивной интегрирующей цепи. Для этого:

5.1 Соберите электрическую цепь по схеме (рисунок 11г). В качестве резистора «R» возьмите на панели пассивных элементов резистор, ближайший по значению к величине, рассчитанной в пункте 6 домашнего задания.

5.2 Повторите пункты 3.4…3.8 для сигналов синусоидальной, треугольной, прямоугольной формы.

6 После снятия данных и представления их преподавателю выключите стенд в следующей последовательности: «КОММУТАТОР-ОСЦИЛЛОГРАФ», «ГЕНЕРАТОР», «СЕТЬ».