Федеральное агентство рф по связи и информатизации

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

Е. А. Екимовских основы теории цепей

Методические указания по выполнению лабораторной работы по теме: «Переходные процессы в цепях первого и второго порядков» для студентов всех форм обучения направлений

550400 Телекоммуникации

654200 Радиотехника

Екатеринбург 2010

1. Цель работы:

Исследование откликов простых цепей на воздействие импульсных сигналов. Проверка правильности применения методов их математического описания. Исследование импульсных и переходных характеристик.

2. Литература.

2.1. Бакалов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов/ В.П.Бакалов, В.Ф. Дмитриков, Б.И. Крук. – М.: Радио и связь, 2007.

3. Основное оборудование.

3.1. Лабораторная установка NI ELVIS.

3.2.Осциллограф С1-73.

3.3. Персональный компьютер с программой виртуальных приборов «NI ELVISmx Instrument Launcher».

4. Подготовка к работе.

4.1. Повторить правила пользования осциллографом.

4.2. Повторить правила работы с лабораторной установкой NI ELVIS.

4.3. Повторить порядок работы с программой виртуальных приборов «NI ELVISmx Instrument Launcher»

4.4. Выполнить задания из пункта «Расчетная часть».

4.5. Ответить на контрольные вопросы.

5. Задание.

5.1. Расчетная часть.

5.1.1. Найти отклик цепи, изображенной на рисунке 5.1а, на воздействие прямоугольного импульса (рисунок 5.1б) при нулевых начальных условиях.

Рисунок 5.1 - Эквивалентная схема рассчитываемой RC - цепи (а) и вид

воздействия (б)

Откликом или реакцией данной цепи будем называть напряжение на емкости или напряжение на сопротивлении. Определить промежуток времени ₁, за который напряжение на емкости достигнет 90% максимального значения. Изобразить вид выходного импульса (напряжение на емкости и на сопротивлении) при длительности входного импульса: _и = 0,2 ₁; _и = ₁; _и =5 ₁.

5.1.2. Найти отклик цепи, изображенной на рисунке 5.2 на воздействие прямоугольного импульса при нулевых начальных условиях. Отклик определить при двух значениях сопротивления потерь в контуре: R₁ =0 и R₁ = 1кОм. Для колебательного режима рассчитать частоту свободных колебаний и длительность переходного процесса _п из условия

_п = 6 L₁* (R_o + R_L + R₁)^-1

Рисунок 5.2 - Эквивалентная схема рассчитываемой RLC- цепи

5.1.3. Нарисуйте в отчет схему для исследования переходных процессов в RC – цепи, с использованием макетной платы NI ELVIS и реального осциллографа, в соответствии с рисунком 5.3.

Рисунок 5.3 Схема для исследования RC – цепи

5.1.4. Нарисуйте в отчет схему для исследования переходных процессов в RLC – цепи, с использованием макетной платы NI ELVIS и реального осциллографа, в соответствии с рисунком 5.4.

Рисунок 5.3 Схема для исследования RLC – цепи

5.2. Экспериментальная часть.

5.2.1 Покажите преподавателю схемы, разработанные дома, в соответствии с пунктами 5.1.3 – 5.1.4.

5.2.2. На макетной плате соберите схему, показанную на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 – Схема измерения для определения параметров сигнала

5.2.3. После проверки схемы преподавателем, запустите виртуальный генератор. Переключите его на генерацию прямоугольного сигнала. Установите на нем напряжение U = 5В и частоту f=1кГц.

5.2.4. Включите реальный осциллограф и настройте его для определения параметров сигналов.

5.2.5. На осциллографе получите прямоугольный сигнал. Нарисуйте его в масштабе в отчет, с указанием значений ручек V/дел. и Врем./дел.

5.2.6. На макетной плате соберите схему исследования RC – цепи в соответствии со схемой разработанной дома. Покажите собранную схему преподавателю.

5.2.7. На частотах 1; 5; 50; 100 кГц, на осциллографе получите сигналы с переходными процессами и зарисуйте их в отчет, в том же масштабе, что и сигнал в пункте 5.2.5.

5.2.8. По полученным осциллограммам рассчитайте длительность переходного процесса, которое определяется, как время нарастания напряжения от 0 до 0,9 от максимального значения. Результаты необходимо свести в таблицу 5.1.

Таблица 5.1

f, кГц	1	5	50	100
п, мкс

5.2.9. На макетной плате собрать схему для исследования RLC – цепи, в соответствии со схемой разработанной дома. Покажите ее преподавателю.

5.2.10. Сделайте вывод о влиянии частоты входного сигнала на длительность переходного процесса. Почему так происходит?

5.2.8. Настройте генератор на частоту в диапазоне от 200 – 400Гц (по выбору студента).

5.2.9. На осциллографе получите сигнал с переходными процессами. Зарисуйте его в отчет, в масштабе, и определите длительность переходного процесса.

5.2.10. Повторите эксперимент из пунктов 5.2.8 – 5.2.9, исключив из схемы резистор, как показано на рисунке 5.3 (пунктирной линией).

5.2.11. Сделайте вывод, как влияет резистивное сопротивление в цепи RLC на переходные процессы