5.4. Предварительное задание

1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе [1, с. 174–177, 180–184; 2, с. 193–198, 209–214; 4, с. 30–41].

2. Рассчитайте АЧХ и ФЧХ фильтров для и .

Результаты расчета занесите в таблицу и постройте графики на миллиметровке или бумаге в клеточку. На них же в ходе практической работы изобразите и результаты эксперимента. Рекомендуемые размеры: 5 см – по вертикали и 10 см – по горизонтали (по оси частот). Масштаб по оси частот: от 0 до 100 кГц – для и от 0 до 10 кГц – для . При этом на графике для можно совместить кривые, соответствующие ФНЧ и ФВЧ (см. рис. 5.2), так же и для .

3. Для каждого фильтра определите граничную частоту ( ) полосы пропускания, фазовый сдвиг и время задержки на этой частоте.

4. Рассчитайте и постройте переходные характеристики фильтров.

5.5. Практическое задание

1. Снимите АЧХ ФНЧ для и .

Для этого откройте файл «ФНЧ_ЧХ.ms10» (рис. 5.5). Установите на генераторе V3 гармоническое колебание с частотой примерно 3 кГц и амплитудой 1 В. Пронаблюдайте форму входного и выходного сигналов на двухканальном осциллографе XSC2.

Активируйте мышью анализатор XBP1. Нажмите клавиши «Амплитуда» и «Лин» и установите по горизонтали F = 10 кГц, I = 10 Гц, а по вертикали F =1, I = 0. Снимите отсчеты, измерьте и постройте график , совместив с графиком предварительного задания.

2. Снимите ФЧХ ФНЧ для и . На анализаторе ЧХ нажмите клавишу «Фаза» и установите по вертикали: F = 90°, I = –90°. Снимите отсчеты (в том числе на граничной частоте ) и постройте график , совместив с графиком предварительного задания. Измерьте время задержки выходного сигнала на граничной частоте .

Рис. 5.5

3. Повторите пп. 1 и 2 для ФВЧ. Для этого откройте файл «ФВЧ_ЧХ.ms10». При этом на анализаторе XBP1 установите по горизонтали F = 100 кГц.

4. Снимите переходную характеристику ФНЧ. Откройте файл «ФНЧ_ПХ.ms10» (рис. 5.6).

Рис. 5.6

Установите на генераторе XFG1 меандр с частотой 1 кГц и амплитудой 0.5 В (т. е. размах импульсов 1 В).

На осциллографе XSC2 в каждом канале (А и В) должна быть нажата клавиша «DC» и установлены по вертикали: «Scale = 1 B/Div», «V position = 1». По горизонтали (оси времени) должна быть нажата клавиша «V/T» и установлены: «Scale = 10 us/Div» – для цепи , и «Scale = 100 us/Div» – для цепи (us – микросекунда).

Снимите отсчеты и постройте график , совместив его с графиком предварительного задания.

5. Снимите переходную характеристику ФВЧ.

Для этого откройте файл «ФВЧ_ПХ.ms10». Повторите те же процедуры, что и в п. 4.

Контрольные вопросы

1. Изобразите амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) RC-фильтра нижних частот.

2. Изобразите фазочастотную характеристику (ФЧХ) RC-фильтра нижних частот.

3. Что происходит с формой АЧХ, ФЧХ и граничной частотой полосы пропускания при увеличении сопротивления R?

4. Какие изменения происходят с ФЧХ ФНЧ с уменьшением емкости конденсатора?

5. Изобразите АЧХ и ФЧХ RC-фильтра верхних частот.

6. Как изменится граничная частота ФВЧ и ФНЧ при увеличении сопротивления R?

7. К какому изменению полосы пропускания ФВЧ приведет уменьшение емкости конденсатора фильтра?

8. Изобразите переходную характеристику ФНЧ. Поясните влияние элементов схемы R и C на эту характеристику.

9. Поясните влияние элементов схемы R и C на переходную характеристику ФВЧ.

10. Какова связь между переходной и импульсной характеристиками RC-фильтров?

11. Какова связь между импульсной и передаточной характеристиками RC-фильтров?

12. Изобразите импульсные характеристики ФВЧ и ФНЧ.