4. Описание лабораторной установки.

Лабораторная работа выполняется на универсальном стенде с наборным полем, предназначенном для сборки исследуемых цепей. Схемы резистивно-емкостных электронных цепей для исследования в переходном режиме приведены на рис. 17.

В качестве источника входного сигнала используется генератор прямоугольных импульсов Г5-54, а для наблюдения формы выходного напряжения – электронный осциллограф С1-68.

а)

б)

Рис. 17. Схемы для исследования резистивно-емкостных электрических цепей в переходном режиме а) схема для исследования интегрирующей цепи; б) схема для исследования дифференцирующей цепи.

Для получения устойчивого изображения на экране осциллографа необходимо использовать режим его работы с внешней синхронизацией. Переключение осциллографа в этот режим обеспечивается установкой ручки переключателя вида синхронизации в положение «∙□». Кроме того, для работы осциллографа в этом режиме его вход синхронизации должен быть соединен с выходом синхроимпульсов генератора импульсов. Далее ручку «Уровень» на панели управления осциллографа необходимо установить в одно из крайних положений, а ручку «Стабильность» – в положение, в котором при ее вращении справа налево происходит срыв развертки. После этого ручка «Уровень» устанавливается в положение, при котором появляется устойчивое изображение исследуемого сигнала. При этом переключатели длительности развертки и чувствительности осциллографа должны быть установлены в положение, соответствующее длительности и амплитуде этого сигнала.

5. Домашнее задание

5.1. Изучить краткие теоретические сведения и описание лабораторной установки.

5.2. Из таблицы заданий, приведенной в приложении, выбрать значение длительности прямоугольного импульса t_и,а также значения сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления генератора . Номер варианта определяется номером лабораторного стола, за которым выполняется работа.

5.3. По заданной величине t_и определить значения постоянной времени τ интегрирующей цепи, соответствующие отсутствию интегрирования входного сигнала (τ  t_и), граничному режиму (t_и ≈ 3τ) и интегрированию входного сигнала с относительной ошибки , приведенной в таблице заданий. По вычисленным значениям τ и заданной величине выбрать номинальные значения резистора R и конденсатора C интегрирующей цепи, обеспечивающих ее эффективное использование. Найти фактические значения постоянных времени τ_ф = RC ≈ τ для всех случаев.

5.4. По заданной величине t_и определить значения постоянной времени τ дифференцирующей цепи, соответствующие дифференцированию входного сигнала (τ  t_и), граничному режиму (t_и ≈ 3τ) и отсутствию дифференцирования входного сигнала (τ  t_и). По вычисленным значениям τ и заданной величине выбрать номинальные значения резистора R и конденсатора C дифференцирующей цепи, обеспечивающих ее эффективное использование. Найти фактические значения постоянных времени τ_ф = RC ≈ τ для всех случаев.

5.5. Теоретически рассчитать и построить графики выходного напряжения интегрирующей цепи при воздействии на ее входе прямоугольного импульса напряжения с заданными амплитудой и длительностью для следующих случаев:

– R_Г = 0, R_Н →∞ – для всех фактических значений постоянных времени τ_ф = RC, полученных в п. 5.3;

– R_Г = 0, R_Н = – для t_и ≈ 3τ_ф;

– R_Г = 0, R_Н ≈ – для t_и ≈ 3τ_ф;

– R_Г = , R_Н →∞ – для t_и ≈ 3τ_ф;

– R_Г = , R_Н →∞ – для t_и ≈ 3τ_ф.

5.6. Теоретически рассчитать и построить графики выходного напряжения дифференцирующей цепи при воздействии на ее входе прямоугольного импульса напряжения с заданной амплитудой и длительностью для следующих случаев:

– R_Г = 0, R_Н →∞ – для всех фактических значений постоянных времени τ_ф = RC, полученных в п. 5.4;

– R_Г = 0, R_Н = – для t_и ≈ 3τ_ф;

– R_Г = 0, R_Н ≈ – для t_и ≈ 3τ_ф;

– R_Г = , R_Н →∞ – для t_и ≈ 3τ_ф;

– R_Г ≈ , R_Н →∞ – для t_и ≈ 3τ_ф.

При выборе постоянной времени τ и элементов R,C интегрирующей цепей необходимо исходить из того, что:

– в технике принято считать, что между величинами x и y выполняется соотношение x  y, если x/y  10;

– изменение постоянной времени одной и той же цепи целесообразно обеспечивать путем изменения емкости конденсатора C при постоянном значении сопротивления R;

– в кассетнице радиодеталей имеются резисторы с номинальными значениями 240 Ом, 360 Ом, 510 Ом, 1 к, 1,5 к, 2 к, 3,9 к и конденсаторы – 750 пф, 2200 пф, 0,01 мкф, 0,015 мкф, 0.022 мкф, 0,05 мкф, 0,1 мкф.