Формулы для расчета.

7. RC-цепь с резистором на выходе.

Эта схема (рис.11) является фильтром верхних частот, пропускает без изменений сигналы верхних частот (M() → 1 при  →  и M() → 0 при  →0). Форма напряжения на выходе зависит от соотношения между длительностью импульса t_ИМП. и постоянной времени цепи τ_НЦ = RC. С ростом отношения τ_НЦ /t_ИМП спад вершины уменьшается. При τ_НЦ << t_ИМП цепь называют укорачивающей или дифференцирующей.

Формулы для расчета:

1. Нормированный коэффициент передачи:

М_Н = 1/(1+1/(_Н)²

где _Н = RC - постоянная времени RС-цепи.

2. Граничная частота пропускания на уровне 0,7

f_Н = 1/(2_Н).

3. Искажения импульса (относительный спад вершины):

 = 100 t_ИМП/_Н, допустимо   10%.

Р ис. 10. RC-цепь с емкостью на выходе:

а)искажение прямоугольных импульсов;б)переходная характеристика цепи;

в )амплитудно – частотная характеристика цепи;

Рис. 11. RC-цепь с резистором на выходе:

а)искажение прямоугольных импульсов;б)переходная характеристика цепи;

в)амплитудно – частотная характеристика цепи;

Цепь, содержащая R, L, С элементы (рис.12) пропускает сигналы в полосе частот, сигналы других частот ослабляет. Коэффициент передачи имеет максимальное значение на некоторой резонансной частоте _Р(f_Р).

Ф орма сигнала на выходе зависит от соотношения элементов R, L, С. При определенных значениях R, L и С процесс в цепи может стать колебательным.

Рис.12. R,L,C цепь.

Программа второй части работы и методические указания по ее выполнению.

1. Познакомиться с описанием элементов электронных схем в дискретном исполнении. Записать характеристики элементов RC - цепей представленных преподавателем для экспериментальных исследований. Расшифровать сведения об отдельных элементах, нанесенных на эти элементы в виде буквенно-цифрового кода. Познакомиться с порядком записи сведений об отдельных элементах в конструкторской документации (принципиальных схемах и перечне элементов).

2. Рассчитать параметры, частотные и переходные характеристики для изучаемых цепей: цепи с резистором на выходе и цепи с емкостью на выходе. Построить теоретически рассчитанные характеристики. Построение выполнить в полулогарифмическом масштабе.

3. Исследовать рассчитанную ранее RC-цепь с емкостным выходом: снять по точкам ее АЧХ, измерить f_В . Результаты сравнить с расчетными значениями, график измеренной АЧХ построить на одном листе с графикам теоретической АЧХ.

4. Исследовать рассчитанную ранее RC-цепь с резистором на выходе. Снять по точкам ее АЧХ, измерить f_Н. Результаты сравнить с расчетными значениями, график измеренной АЧХ построить на одном листе с графиком рассчитанной АЧХ.

5. Исследовать прохождение прямоугольного импульса через RC--цепь с емкостью на выходе. Для этого, изменяя длительность входного импульса t_{И ВХ} определить для цепи (предварительно рассчитанной), в каком временном диапазоне выходной сигнал не имеет заметных искажений: _ФР<< t_{И ВХ}, искажается слабо: _ФР0,1 t_{И ВХ}, сильно искажается: 0,1t_ИВХ _ФР<< 0,9t_{И ВХ}, интегрируется: амплитуда выходного сигнала меньше амплитуды сигнала на входе. Результаты сравнить с расчетными. Сделать выводы относительно влияния τ_ВЦ цепи на искажения, а также о практическом использовании таких цепей.

6. Исследовать прохождение прямоугольного импульса через RC--цепь с резистором на выходе. Для этого, изменяя длительность входного сигнала t_{И ВХ} определить для цепи, в каком временном диапазоне выходной сигнал имеет малые искажения: скол вершины U практически не заметен, искажается слабо: 10%, дифференцируется: на выходе два разнополярных импульса. Результаты сравнить с расчетными. Сделать выводы относительно влияния τ_НЦ цепи на искажения сигнала, а также о практическом использовании таких цепей.

Методические указания по выполнению работы.

1. При расчете для всех цепей учитывать входную емкость и входное сопротивление осциллографа (C _{ВХ ОСЦ} =50пФ, R _{ВХ ОСЦ} = 1МОм) и выходное сопротивление генератора.

2. Все формулы для расчета приведены в разделе выше.

3. Для выполнения работы необходимо собрать исследуемую цепь. При измерении f_Н, f_В, АЧХ сигнал на вход цепи подать от низкочастотного генератора ГЗ-102, при этом уровень входного напряжения поддерживать постоянным на всех частотах. При измерении параметров импульсов t_{И ВХ} , Т, _ФР, U сигнал на вход цепи подать от генератора импульсов Г5-54.

4. Изменяя длительность входного сигнала, снимаемого с генератора Г5-54, следить, чтобы длительность импульса t_{И ВХ} всегда оставалась меньше периода Т = 1\f, где f - частота повторения сигнала.

Контрольные вопросы.

1. Линейные цепи: определение, основные свойства. Параметр , его физический смысл, связь с граничными частотами f_Н, f_В. Определение частотной и переходной характеристики.

2. Свойства и характеристики RC-цепи с емкостью на выходе, зависимость коэффициента передачи К от частоты К = f(), вид амплитудно-частотной характеристики (АЧХ). Примеры применения.

3. RC-цепь с резистором на выходе, зависимость К = f(), вид АЧХ, применение.

4. Определение импульсного сигнала, спектральные и временные характеристики сигнала.

5. Графики изменения тока и напряжения на элементах RC-цепи при прохождении импульсного сигнала. Как влияют на форму импульса входное сопротивление и емкость осциллографа, выходное сопротивление генератора?

6. Линейные искажения импульсного сигнал _ФР, U. Связь линейных искажений с видом переходной характеристики. Условия неискаженной передачи импульсного сигнала.

ЛИТЕРАТУРА.

1. Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб.: КОРОНА принт, 1998. – 400с.

2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. – М.: Мир, 1982. – 512 с.

3. Курс лекций.