Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БелорусскиЙ государственный университет

информатики и радиоэлектроники

Факультет информационной безопасности

Кафедра инфокоммуникационных технологий

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Исследование прохождения измерительных сигналов через линейные цепи

Студент группы 062101

Проверил Гурский А.Л.

Минск 2022

1 Цель работы

Изучить условия прохождения видео- и радиосигналов через линейные цепи и возникающие при этом искажения.

2 Лабораторное задание

2.1 Анализ прохождения прямоугольного видеоимпульса через дифференцирующую цепь.

Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная

Анализ АЧХ, ФЧХ звена дифференцирующей RC- цепи для C = 4,7 nF, используя модель S1 источника сигнала ГИС.

Рисунок 2 – График АЧХ для источника S1

Рисунок 3 – График ФЧХ для источника S1

Рисунок 2 – АЧХ (по оси Y – коэффициент передачи DB(V(Uout)/V(In)) в децибелах (дБ), рисунок 3 – ФЧХ (по оси Y – фаза PHV(U(out)) в градусах. На графиках по оси X частота F в логарифмическом масштабе.

Частота  f_гр  для  уровня  –3 дБ (0,707 раза) и значение фазы на частоте f_гр:

f_гр = 0,866 кГц; =45,088^о.

Анализ ПХ цепи.

Рисунок 4 – Переходная характеристика цепи и амплитудный спектр напряжения на входе цепи

Верхний график показывает временную зависимость сигналов на входе (скачек напряжения) Uвх(t) и выходного Uвых(t) (переходная характеристика) для времени T от 0 до 20 мкс. По оси Y – напряжения входного V(Uin) и выходного V(Uout) сигналов в вольтах, по оси X – время в микросекундах. Нижний график – амплитудный спектр напряжения на входе цепи – MAG(HARM(V(Uin))) и выходе – MAG(HARM(V(Uout))) в милливольтах, от частоты F в мегагерцах .

Для заданных R и C рассчитаем значение граничной частоты.

R = 39 ^. 10³ Ом; С = 4,7 ^. 10^-9 Ф.

f_гр =

Рассчитанное и измеренное значения граничной частоты практически оказались равны.

Анализ АЧХ, ФЧХ звена дифференцирующей RC- цепи для C = 4,7 nF, используя модель S2 источника сигнала ГИС.

Рисунок 5 – График АЧХ для источника S2

Рисунок 4 – График ФЧХ для источника S2

Верхний график – АЧХ (по оси Y – коэффициент передачи DB(V(Uout)/V(In)) в децибелах (дБ), нижний график – ФЧХ (по оси Y – фаза PHV(U(out)) в градусах. На графиках по оси X частота F в логарифмическом масштабе.

Анализ ПХ цепи.

Рисунок 6 – Переходная характеристика цепи

Рисунок 7 – Спектр переходной характеристики

Анализ АЧХ, ФЧХ звена дифференцирующей RC- цепи для C = 4,7 рF, используя модель S1 источника сигнала ГИС.

Рисунок 8 – График АЧХ для источника S1

Рисунок 9 – График ФЧХ для источника S1

Частота  f_гр  для  уровня  –3 дБ (0,707 раза) и значение фазы на частоте f_гр:

f_гр = 865,625 кГц; =45,110^о.

Анализ ПХ цепи.

Рисунок 10 – Переходная характеристика цепи

Для заданных R и C рассчитаем значение граничной частоты.

R = 39 ^. 10³ Ом; С = 4,7 ^. 10^-12 Ф.

f_гр =

Анализ АЧХ, ФЧХ звена дифференцирующей RC- цепи для C = 4,7 pF, используя модель S2 источника сигнала ГИС.

Рисунок 11 – Графики АЧХ и ФЧХ для источника S2

f_гр = 865,625 кГц; =45,088^о. Анализ ПХ цепи.

Рисунок 9 – Переходная характеристика цепи

R = 39 ^. 10³ Ом; С = 4,7 ^. 10^-12 Ф.

f_гр =

Вывод: форма сигнала на выходе дифференцирующей RC-цепи тем ближе к производной от входного сигнала, чем меньше значение t_о в сравнении с t_и или (когда fв=1/ ,  , . Эта цепь как бы "укорачивает" импульсный сигнал. При   f_гр цепь не оказывает влияния на сигнал за исключением устранения постоянной составляющей и используется в качестве разделительной цепи по постоянному току.