Лабораторная работа № 1 Исследование пассивных резистивно – емкостных преобразователей сигналов

Цель работы:

Изучить возможности преобразования электрических сигналов с помощью пассивных цепей на примере RC – цепи.

1. Введение

Любое радиотехническое устройство выполняет определенную последовательность преобразований входной информации, представленной в виде электрических сигналов, по заданному алгоритму, который определяется необходимыми параметрами выходного сигнала. Каждый этап этой последовательности преобразований выполняется с помощью активных или пассивных элементов в зависимости от задачи данного этапа и характеристик различных элементов электрических цепей. Так, например, усиление, генерация сигналов и преобразование их спектров выполняются с помощью активных элементов, способных изменять мощность входного сигнала, или обладающими нелинейными вольт – амперными характеристиками (ВАХ). Другие виды преобразований, такие как деления амплитуды сигнала, дифференцирование и интегрирование могут выполнять пассивные элементы, обладающие частотной зависимостью сопротивления. К таким цепям, как известно, относятся цепи, включающие индуктивные и емкостные элементы.

В данной работе предлагается изучить возможности преобразования электрических сигналов на основе пассивных RC – цепей.

2. Теоретическая часть

2.1. Делитель напряжения.

Одним из видов преобразований сигнала является изменение его амплитуды. Обычно – это получение данного напряжения U_вых из большего по величине U_вх. Эта операция выполняется делителями напряжения, построенными на резистивных элементах. Делители напряжения широко используются в тех случаях, когдатребуется ступенчатое изменение напряжения с постоянным или переменным шагом. Простейший делитель:

а)

б)

Рис.1

напряжения представлен на рис.1,а. Он состоит из двух сопротивлений, называемых плечами делителя, и позволяет получить на выходе одно напряжение, значение которого определяется следующими соотношениями:

для ненагруженного делителя (или при Rн>>R₂)

(2.1.)

для нагруженного делителя (при наличии Rн)

(2.2.)

На рис.1, б представлен многоступенчатый делитель напряжения, который позволяет получать на выходе несколько различных напряжений. При равенстве сопротивлений всех плеч делителяна выходе не нагруженногоделителя получим напряжения, кратные входному ().Изменения соотношения сопротивлений плеч делителя дает возможность получить на выходе необходимый набор выходных напряжений. Для нагруженного делителя следует учитывать параллельное подключениесопротивления нагрузки к соответствующим плечам делителя при расчете их сопротивлений.

2.2 Генератор тока.

Из курса теоретической электротехники известно, что источником тока называют активный элемент, ток которого не зависит от величины нагрузки, подключенной к его выходу. При этом условии сопротивление источника должно быть значительно больше сопротивления нагрузки ( у идеального источника тока внутреннее сопротивление бесконечно велико). При малых сопротивлениях нагрузки, изменяющихся в узком диапазоне, простейший генератор тока можно получить из источника ЭДС с помощью резистивного преобразователя напряжение - ток. Схема такого генератора на рис.2.

Если токозадающий резистор , то ток, протекающий в нагрузке

и почти не зависит от величины R_н