- •Лабораторная работа № 4
- •Случайные процессы
- •Дискретные алгоритмы оценивания параметров сп
- •Корреляционно-спектральная теория случайных процессов
- •4.3. Описание приборов, используемых в лабораторной работе
- •4.4. Предварительное задание
- •4.5. Лабораторное задание Наблюдение случайных процессов
- •Измерение параметров и характеристик сп
- •Исследование взаимодействия сп и простейших цепей
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 5
- •5.1. Цель работы
- •5.2. Теоретические сведения
- •5.3. Описание лабораторного устройства
- •5.4. Предварительное задание
- •5.5. Практическое задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 6 прохождение видеосигналов через rc-цепи
- •6.1. Цель работы
- •6.2. Теоретические сведения
- •Интегрирующие и дифференцирующие цепи
- •Воздействие видеосигналов на rc-цепь
- •6.3. Описание лабораторного устройства
- •6.4. Предварительное задание
- •6.5. Практическое задание
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 7
- •Последовательный колебательный контур
- •7.3. Описание лабораторнЫх устройств
- •7.4. Предварительное задание
- •Параллельный контур
- •Последовательный контур
- •7.5. Практическое задание
- •Параллельный контур
- •Последовательный контур
- •Контрольные вопросы
Лабораторная работа № 5
RC-ФИЛЬТРЫ НИЖНИХ И ВЕРХНИХ ЧАСТОТ
5.1. Цель работы
Исследование частотных и переходных характеристик RC-фильтров.
5.2. Теоретические сведения
Простейшая RC-цепь, содержащая только резистор (R) и конденсатор (С), приведена на рис. 5.1, а.
а в
Рис. 5.1
В зависимости от того, с какого элемента снимается выходное напряжение, RC-цепи могут применяться как фильтры нижних частот (ФНЧ – рис. 5.1, б) или как фильтры верхних частот (ФВЧ – рис. 5.1, в), кроме того, как интегрирующие (рис. 5.1, б) и дифференцирующие (рис. 5.1, в) цепи.
ФНЧ и ФВЧ
Если выходное напряжение снимать с емкости (рис. 5.1, б), то RC-цепь может служить в качестве ФНЧ, а если с резистора (рис. 5.1, в) – то в качестве ФВЧ.
Передаточная характеристика (функция или частотный коэффициент передачи) представляет собой отношение комплексных амплитуд выходного и входного гармонических сигналов в зависимости от частоты
, (5.1)
где
, ; (5.1)
, , (5.2)
и – модуль и аргумент передаточной функции или амплитудно-частотная (АЧХ) и фазочастотная (ФЧХ) характеристики RC-це-пи; – граничная частота
= , (5.3)
на которой активное и реактивное сопротивления равны между собой и модуль передаточной функции равен . Здесь – постоянная времени RC-цепи.
Формулы (5.1) и (5.2) проиллюстрированы графически на рис. 5.2 (сплошные и пунктирные линии). Из графиков видно, что в области частот от 0 до ( ) коэффициент передачи на выходе ФНЧ больше, чем 0.707. Эта область частот называется полосой пропускания
,
а полосой подавления (или задержания) – область вне полосы пропускания. Для ФВЧ, наоборот, область частот от 0 до ( ) – это полоса подавления, а за граничной частотой ( ) – полоса пропускания.
Рис. 5.2
Переходная характеристика представляет собой отклик цепи при подаче на вход единичного скачка напряжения ( = 1 при ):
, , (5.4)
, . (5.5)
Рис. 5.3
Импульсная характеристика – это отклик цепи на дельта-импульс (дельта-функцию ). Так как дельта-импульс является производной единичного скачка, то и импульсная характеристика – это производная от переходной характеристики
,
(5.6)
.
Выражения (5.4) – (5.6) проиллюстрированы графически на рис. 5.3 (сплошные и штриховые линии соответственно).
Передаточная и импульсная характеристики связаны парой преобразований Фурье.
5.3. Описание лабораторного устройства
RC-цепи (рис. 5.4) собраны в среде «Multisim», а также на макетной плате станции NI ЕLVIS (и в блоке 1 лабораторного макета). Параметры элементов фильтров: (10 %), (10 %), = = 750 пФ (10 %).
Рис. 5.4
Для снятия амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных (ФЧХ) характеристик используется генератор гармонических колебаний и анализатор частотных характеристик (ХВР1). Описание анализатора и методика работы с ним приведены в приложении 1.
Переходные характеристики (ПХ) фильтров снимаются с помощью генератора HFG1 (в режиме генерации меандра большого периода повторения, т. е. ) и двухканального осциллогра-фа XSC2.