3. Порядок выполнения работы
Рис. 12. Лабораторный стенд исследования дифференцирующих и интегрирующих четырехполюсников
1. На лабораторном стенде (рис. 12) собрать схему интегрирующей R-C цепи, подключив к ее входу «Uвх2,3» генератора прямоугольных импульсов типа Г5-54 и одному из входов «Y» двухлучевого осциллографа. Другой вход «Y» осциллографа подключите к выходу «Uвых3» исследуемой цепи.
2. С учетом того, что постоянная времени этой схемы ИЦ стенда τ = 182 мкс (R3 = 910 Ом; С2 = 0,2 мкФ), задайте параметры сигнала генератора при коэффициенте заполнения импульсов γ = 50 % ( γ = f tи = 0,5, т.е. при скважности Q = 1/γ = 2) при различных условиях интегрирования. В соответствии с рис. 3 исследуемые условия можно задать соотношениями:
1) tи = 0,2 τ = 36,4 мкс; 2) tи = τ = 182 мкс; 3) tи = 5 τ = 910 мкс.
В соответствии с формулой частоты следования импульсов меандра f = 0,5/ tи, эти условия соответствуют частоте следования меандра (импульсов со скважностью Q = 2):
1) f ≈ 14 кГц; 2) f ≈ 3 кГц; 3) f ≈ 550 Гц.
3. Настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки, удобных для визуального наблюдения. Наблюдать входной сигнал и результат его обработки на выходе ИЦ в совмещенных координатах масштабной сетки двухлучевого осциллографа.
4. По результатам трех наблюдений сделайте вывод о корректности интегрирующей цепи в исследуемых случаях. Сравните результаты с условием корректности ИЦ: tи вх‹‹ τ: формула (11).
5. На лабораторном стенде (рис. 12) собрать схему дифференцирующей С-R цепи, подключив к ее входу Uвх 1 вышеупомянутый генератор и один из входов «Y» двухлучевого осциллографа. Другой вход «Y» осциллографа подключить к выходу «Uвых 1» исследуемой цепи.
6. С учетом, что постоянная времени ДЦ стенда τ = 91 мкс (R1 = 910 Ом; С1 = 0,1мкФ), не изменяя вышезаданные параметры сигнала генератора (Q = 2), исследуйте С-R ДЦ в соответствии с рис. 9 при трех условиях дифференцирования:
1) tи = 5 τ = 455 мкс; 2) tи = τ = 91 мкс; 3) tи = 0,2 τ = 18,2 мкс
или, соответственно, при частотах следования импульсов меандра:
1) f ≈ 2 кГц; 2) f ≈ 6 кГц; 3) f ≈ 27 кГц.
7. Аналогично п. 3 наблюдать результат дифференцирования на экране осциллографа.
8. По результатам этих наблюдений сделать вывод о корректности ДЦ в исследуемых случаях. Сравнить результат с условием корректности работы ДЦ : tи вх » τ – формула (34).
9. Для дифференцирующей цепи R-L вида при заданных в схеме значениях элементов (R2 = 910 Ом; L = 100 мкГн) подсчитать постоянную времени цепи τ = L/ R и вычислить нижнюю граничную частоту fн = R/ 2πL фильтра верхних частот, в качестве которого можно использовать эту цепь. При этом в теории связи в качестве граничных частот любого фильтра принимают значения частот, на которых выходное напряжение по модулю уменьшается до значения 0,707 входного напряжения:
Uвых
= Uвх/
= 0,707 Uвх,
при этом коэффициент усиления на этих частотах также уменьшается до уровня 0,707 единичного значения, что обычно отображается на графике амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) (рис. 10) [5, 9].
Нарисуйте АЧХ этого теоретически исследованного фильтра.
10. Сделать выводы. Оформить отчет.
11. Защитить лабораторную работу в соответствии с нижеприведенными контрольными вопросами.