Дополнительная лабораторная работа № 9 «исследование дифференцирующих и интегрирующих цепей»

Вариант №

Работу выполнил(и): Cтудент(ы) группы	Оценки по БРС

Дата: _______________

Работу принял:

_______________

^{фамилия преподавателя}

Москва 2012

1. Цель работы

Ознакомление с принципом работы ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИХ И ИНТЕГРИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ; определение основных параметров (расчет, моделирование, эксперимент).

2. Приборы, макеты, программы

-Компьютер ACER;

- Программа Multisim 10.

3.Теоретические основы

Исследование линейных электронных (радиоэлектронных) цепей производится методами анализа воздействие на них детерминированных сигналов. По назначению линейные радиоэлектронные устройства подразделяются на дифференцирующие и интегрирующие цепи и устройства, частотно-избирательные цепи (УП,тема3), фильтры и т.д.

Дифференцирующие цепи используются для укорочения длительности импульсов, а интегрирующие – для увеличения длительности импульсов.

Прежде чем переходить к рассмотрению дифференцирующих и интегрирующих цепей, проанализируем прохождение прямоугольных импульсов через электрические цепи с точки зрения переходных процессов в этих цепях. Для этого необходимо знать два закона коммутации и 2-ой закон Кирхгофа:

1-й закон коммутации: в момент коммутации ток в ветви с индуктивностью сохраняет то значение, которое он имел до коммутации и начинает изменяться именно с этого значения.

2-й закон коммутации: в момент коммутации напряжение на конденсаторе сохраняет то значение, которое оно имело до коммутации и начинает изменяться именно с этого значения.

2-й закон Кирхгофа: в любом замкнутом электрическом контуре алгебраическая сумма действующих ЭДС равна алгебраической сумме падений напряжений на всех участках данного контура.

Рассмотрим, как будет изменяться напряжение на элементах R, L и C в RC- и RL- цепях, когда на их вход подается напряжение в виде прямоугольного импульса, показанного на рисунке 9-1.

В момент времени переключатель переводится в положение П ( I ), по истечении времени в момент переключатель переводится в положение П ( 2 ).

3.1Прохождение прямоугольного импульса через rc- цепь.

Рассмотрим процессы в цепи (рис.9-1 а), когда переключатель П переведен в положение I-П.

Согласно тому закону коммутации напряжение на конденсаторе не может изменяться скачком и в момент переключения сохранит свое значение ( ), а затем будет возрастать по экспоненциальному закону (рис.1 б).

Где - постоянная времени цепи, в секундах.

Когда переключатель находится в положении П( I ), по второму закону Кирхгофа . Отсюда напряжение на резисторе R (рис.9-1 д) во время зарядки конденсатора

(9-1)

Ток в цепи в первый момент максимален, затем он убывает по мере зарядки конденсатора.

Рассмотрим процессы в цепи (рис 9-1 а) в момент времени , когда переключатель переводится из положения П( I )в положение П(2).

Согласно ому закону коммутации напряжение на обкладках конденсатора не может изменяться скачком.

Поэтому после переключения в момент времени напряжение на конденсаторе С будет равно значению напряжения до переключения

(9-3)

Конденсатор будет заряжаться с этого значения напряжения по экспоненциальному закону (рис9-1 в)

(9-4)

После переключения согласно второму закону Кирхгофа

(9-5)

Отсюда напряжение на сопротивлении R

(9-6)

Напряжение будет отрицательным, так как теперь ток через R течет в обратном направлении (рис 1 д).

Соответственно выражение для тока будет иметь вид:

(9-7)

Рис. 9-1.Схема и временный эпюры напряжений и тока в RC –цепи