Исследование импульсных элементов с ШИМ и АИМ

8 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №8. ИССЛЕДОВАНИЕ

ИМПУЛЬСНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

8.1 Цель работы

Исследовать статические характеристики импульсных элементов с ШИМ и АИМ.

8.2 Краткие теоретические сведения

Импульсные и цифровые системы регулирования отличаются от непрерывных систем наличием в канале управления импульсного элемента (ИЭ), преобразующего непрерывную величину в последовательность импульсов той или иной формы. При произвольном входном сигнале х(t) выходной сигнал импульсного элемента у(t) для моментов времени   описывается уравнением (8.1).

                                   ,                          (8.1)

где Т – период квантования импульсного элемента; 

γТ – длительность импульса;

w_ф(t-nT) – функция формы.

Импульсный элемент, у которого функция формы представляет единичную δ – функцию, называют идеальным. Его выходная величина представляет собой последовательность модулированных по «площади» δ – функций.

Основными параметрами реального импульсного элемента являются коэффициент передачи К_и, период повторения Т, длительность  γТ, амплитуда U_и и форма импульсов. Зависимость величины модулируемого параметра выходной последовательности от соответствующих дискретных значений входной величины называется статической характеристикой импульсного элемента.

Для импульсного элемента с АИМ крутизна линейной характеристики равна коэффициенту передачи

                                                                                                        (8.2)

          где х[nT] – значение входной величины в дискретный момент времени;

          у[nT] – соответствующая ему амплитуда выходного импульса.

Крутизна характеристики широтного ИЭ

                                                                                                         (8.3)

          При амплитудно – импульсной модуляции первого рода передаточная функция формирующего элемента имеет вид

                                                                                                 (8.4)

          Относительную длительность импульсов γ = 1 имеет формирующий элемент (ФЭ) с фиксацией на период, называемый экстраполятором нулевого порядка.

8.3 Методические указания к выполнению работы

          8.3.1 Подготовить осциллограф для наблюдения сигналов на 1-ом канале. Масштаб развертки по времени 5 мс/дел., по усилению 1В/дел., синхронизация внутренняя, 1-й канал. Установить вольтметр в режим измерения постоянного напряжения. Нажать кнопки переключателей: «№ работы» - 4, 5, 6; «кГц» - 0,08.

8.3.2. Собрать схему для исследования импульсного элемента. Соединить гнезда Е₁ с Х13, Е₂ с Х14, I с Х16, U с Е₁.

8.3.3. Включить стенд, установить напряжение Е₁ =  5В. Вращая ручку «Е₂», убедиться, что при этом изменяется длительность импульсов γТ на выходе ИЭ (Х16). Установить относительную длительность импульсов γ = 0,1N, где N – номер стенда. Зарисовать осциллограммы входных (Е₁, Е₂) и выходных (Х15, Х16) сигналов.

8.3.4. Измерить при помощи осциллографа параметры импульсов на выходе ИЭ (Х16) при изменении входного сигнала Е₁ от 1 до 7 В  , с дискретностью 0,5 В.  Сигнал Е₁ контролировать вольтметром. Результаты измерений занести в таблицу 8.1.

          8.3.5. Установить уровень сигнала Е₁ = 5В. Пересоединить вольтметр с гнезда Е₁ на гнездо Е₂. Измерить при помощи осциллографа параметры импульсов на выходе ИЭ(Х16) при изменении входного сигнала Е₂ от 3 до 5,5 В, с дискретностью 0,25 В. Уровень сигнала Е₂ контролировать вольтметром. Результаты измерений занести в таблицу 8.2.

          8.3.6. Установить уровень сигнала Е₂ соответсвующий наименьшей длительности импульса (см. табл.8.2). Пересоединить вольтметр с гнезда Е₂ на гнездо Е_г и перевести его в режим измерения переменного напряжения. Сигнал от Е_г подать на вход Х13 импульсного элемента. Установить уровень сигнала Е_г = 3 В. Вращением ручки «f» добиться устойчивого изображения сигнала на выходе ИЭ. Зарисовать осциллограммы входных(Е_г, Е₂) и выходных (Х15, Х16) сигналов импульсного элемента. Для удобства осциллографирования выходной сигнал с гнезда Х15 необходимо наблюдать на 2 канале осциллографа, а переключателем полярности установить наблюдаемые сигналы на гнездах Х15 и Х16 одного знака.

Таблица 8.1

Е1, В	Т, мс	gТ, мс	Uи, В	Ки

          Таблица 8.2

Е2, В	Т, мс	gТ, мс	Uи, В	l

.

8.4 Обработка результатов

8.4.1 Определить, используя выражения (8.2) и (8.3), коэффициент передачи (крутизну статической характеристики) и результаты занести в таблицы 8.1 и 8.2.

8.4.2 Построить, используя данные таблиц 8.1 и 8.2, статические характеристики импульсного элемента с АИМ и ШИМ.

8.4.3 Объяснить различия в осциллограммах, снятых с гнезд Х15, Х16 в пункте 8.3.6 . Сделать письменный вывод.