Аппаратура и методы исследования, страница 3

-  скорость развертки определяется частотой исследуемого сигнала и должна быть такой, чтобы на экране было бы видно 1…3 периода исследуемых сигналов,

-  чувствительность по каналам вертикального отклонения должна быть такой, чтобы наблюдаемые сигналы занимали примерно половину экрана по вертикали каждый.

•  Зарисовать с указанием масштабов совмещенные по времени осциллограммы входного напряжения u_вх(t), выходного напряжения u_вых(t) и тока через стабилитроны i(t).

•  На осциллограммах на интервале одного периода отметить следующие режимы работы стабилитронов VD₁ и VD₂: открыт, закрыт, пробой.

4.10.* Исследовать вольтамперную характеристику динистора. С этой целью:

•  Собрать  рабочую схему в соответствии с рис. 3,е.

•  Режимы работы звукового генератора Г3-112 и осциллографа, а также порядок работы соответствует  п. 4.7,

•  Перенести (перерисовать) в протокол ВАХ динистора с указанием масштабов по осям, учитывая, что для преобразователя тока в напряжение  коэффициент преобразования  равен R_п4=100 Ом.

•  По ВАХ динистора на уровне 5мА определить прямое падение U_пр на динисторе.

4.11. Снять передаточную (амплитудную) характеристику схемы (рис. 1,г). С этой целью:

•  Собрать  рабочую схему в соответствии с рис. 3,ж.

•  Режимы работы звукового генератора Г3-112 и осциллографа С1-83, а также порядок работы соответствует  п. 4.8,

•  Перенести (перерисовать) в протокол АХ схемы с указанием масштабов по осям,

•  По АХ определить максимальное напряжение на выходе схемы при  U_вх= +10В.

4.12. Исследовать работу схемы (рис. 1,в). С этой целью:

•  Собрать  рабочую схему в соответствии с рис. 3,з.

•  Режимы работы звукового генератора Г3-112 и осциллографа С1-83, а также порядок работы соответствует  п. 4.9,

•  Зарисовать с указанием масштабов совмещенные по времени осциллограммы входного напряжения u_вх(t), выходного напряжения u_вых(t) и тока i(t).

•  На осциллограммах на интервале одного периода отметить режимы следующие  работы динистора VD: открыт или закрыт.

Рис. 3. Рабочие схемы для проведения эксперимента

5. Основные сведения

RC-цепи в электронике  применяются часто. Изображенная на рис. 1,б схема представляет собой простейший RC-фильтр нижних ча­стот, который без изменений передает низкочастотные сигналы и обеспечивает затухание  высокочастотных сигналов и их за­паздывание  по фазе относительно входных сигналов. Частотная характеристика НЧ-фильтра (рис. 1,б) может быть представлена в комплексной форме следующим образом:

.

Отсюда получаем выражение для амплитудно-частотной характеристики: 

   или .

Выражение для фазочастотной характеристики будет иметь такой вид:

 или

Здесь   – верхняя граничная частота НЧ-фильтра.

Рис.  4. АЧХ и ФЧХ для НЧ-фильтра

На частоте среза коэффициент передачи , что в логарифмическом масштабе соответствует –3дБ. Фазовый сдвиг на этой частоте равен -45°.

Графики АЧХ и ФЧХ изображены на рис. 4. Как видно из рис. 4, амплитудно-ча­стотную характеристику наи­более просто составить из двух асимптот:

·  на нижних частотах (f < f_в)  А(f) = 1 => 0 дБ ,

·  на высоких частотах (f  >> f_в)   , т.е. коэффи­циент усиления обратно пропорционален частоте. Таким образом, при увеличении частоты в 10 раз коэффициент усиления уменьшается тоже в 10 раз. А это  эквивалентно наклону -20дБ на дека­ду для характеристики, построенной в логарифмическом масштабе.

На рис. 1,а изображен другой простейший RC-фильтр - фильтр верхних ча­стот.  Он без изменений передает высокочастотные сигналы и обеспечивает затухание  низкочастотных сигналов. Его частотная характеристика в комплексной форме может быть представлена следующим образом:

.

Отсюда получаем выражение для амплитудно-частотной характеристики: 

   или .

Выражение для фазочастотной характеристики будет иметь такой вид:

 или .

Здесь   – нижняя граничная частота или частота среза ВЧ-фильтра.

На частоте среза коэффициент передачи , что в логарифмическом масштабе соответствует –3дБ. Фазовый сдвиг на этой частоте равен +45°.

Графики АЧХ и ФЧХ для ВЧ-фильтра изображены на рис. 5. Как и для НЧ-фильтра амплитудно-ча­стотную характеристику в двойном логарифмическом масштабе наи­более просто составить из двух асимптот:

·  на высоких частотах (f  > f_н)  А(f) = 1 => 0 дБ ,

·  на низких частотах (f  << f_н)   , т.е. коэффи­циент усиления пропорционален частоте. Таким образом, при увеличении частоты в 10 раз коэффициент усиления тоже увеличивается в 10 раз. А это  эквивалентно наклону +20дБ на дека­ду для характеристики, построенной в двойном  логарифмическом масштабе.

Для анализа схем  (рис. 1,а и 1,б) во временной обла­сти на вход надо подать прямоугольный импульс напряжения. В этом  случае  решение можно записать в виде:

,

где      – напряжение на выходе в установившемся режиме,

   – выходное напряжение в момент скачка входного напряжения,

   t = RC – постоянная времени.

Диаграммы выходного напряжения для  схемы НЧ-фильтра (рис. 1,б) при разных скачках входного сигнала показаны на рис.6, а для схемы ВЧ-фильтра (рис. 1,а) на рис. 7 и 8.

Рис.  6. Переходные процессы в НЧ-фильтре

Для интегрирующей цепи (рис. 1,б) характерно наличие фронта (рис. 6,а) или среза (рис. 6,б) в выходном сигнале. Время нарастания (среза) импульса можно определить из общей формулы:

,

где      и  – выходное напряжение в соответствующие моменты времени.

Тогда время фронта, определяемое по уровням 0,1…0,9, равно . Для среза аналогично .

Для схемы с разделительным конденсатором (рис. 1,а) возможны два случая.