2020-10-10
90
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИФФРЕНЦИРУЮЩИХ ЦЕПЕЙ
Цель работы: исследование параметров электрических сигналов при их прохождении через дифференцирующие цепи.
Рабочее задание
1 Предварительный расчет
Для электрического сигнала прямоугольной формы при заданных значениях частоты f следования импульсов и сопротивления резистора определить емкости C д и С у конденсатора С, при которых цепь (рисунок 15.1) можно считать дифференцирующей и укорачивающей.
1.2 Для заданного варианта закона изменения напряжения во времени рассчитать и построить график изменения производной заданной функции за период.
1.3 Для заданного закона изменения напряжения (п 1.2) определить значение емкости конденсатора С, при которой цепь можно считать дифференцирующей.
Рисунок 15.1
П р и м е ч а н и е ‑ Перед расчетом емкостей следует предварительно ознакомиться с методическими указаниями к данной работе.
2 Экспериментальная часть
2.1. Собрать электрическую цепь (см. рисунок 15.1) по схеме рисунка 15.2, в которой ГНПН – генератор несинусоидального периодического напряжения, а в качестве конденсатора С используется магазин емкостей.
Рисунок 15.2
2.2 Установить значения емкости конденсатора С в соответствии с расчетом, приведенном в 1.1. Подать на вход цепи напряжение разнополярной прямоугольной формы заданной частоты. Зарисовать с указанием масштаба временные диаграммы входного и выходного напряжений для дифференцирующей и укорачивающей цепей при соответствующих значениях емкости конденсатора.
2.3 Установить значение емкости конденсатора в соответствии с расчетом 1.3. Подать на вход цепи напряжение заданной прямоугольной формы. Зарисовать с указанием масштаба временные диаграммы входного и выходного напряжений.
2.4 Увеличить емкость конденсатора в 10 раз. Зарисовать с указанием масштаба диаграмму выходного напряжения цепи с новым значением емкости конденсатора, при котором цепь считается укорачивающей.
2.5 Подключить к выходу дифференцирующей цепи заданное сопротивление нагрузки. Зарисовать с указанием масштаба временную диаграмму выходного напряжения.
П р и м е ч а н и е ‑ Генератор сигналов включать после проверки схемы преподавателем. Частоту генератора контролировать по изображению на экране осциллографа или с помощью частотомера.
3 Обработка экспериментальных данных
3.1 Изобразить на одном листе миллиметровой бумаги в одном масштабе времени друг под другом полученные в результате выполнения 2.2 временные диаграммы напряжения, сравнить их и сделать выводы о соотношении форм и амплитуд входного и выходного напряжений.
3.2 Изобразить на одном листе миллиметровой бумаги в одном масштабе временные диаграммы напряжений, полученные расчетным путем (1.2) и экспериментально (2.3, 2.4, 2.5). Сопоставить временную диаграмму заданного входного напряжения непрямоугольной формы с временными диаграммами производных от заданных функций, полученных теоретически и экспериментально при R = R д. Сравнить диаграммы и сделать выводы о степени соответствия экспериментальных и теоретических кривых.
3.3 Сравнить диаграммы выходных напряжений, полученных при
R = R у для R н = ¥ и R н ¹ ¥ (2.4 и 2.5). Сделать вывод о влиянии сопротивления нагрузки на форму выходного сигнала.
3.4 Сравнить экспериментальные графики, полученные при R = R д для дифференцирующей (2.3) и при R = R у для укорачивающей цепей
(2.4). Сделать вывод о влиянии емкости конденсатора и сопротивления резистора дифференцирующей цепи на форму и амплитуду выходного сигнала.
3.5 Сделать выводы о возможности практического использования дифференцирующей цепи при преобразовании импульсных сигналов различной формы.
3.6 Составить отчет.
