2. Завдання для самостійної роботи

1. Зібрати схему віртуального лабораторного макету, який включає генератор спеціальної форми, осцилограф і інтегруюче коло.

2. Вивчити роботу лінійних інтегруючих кіл.

3. Розрахувати і побудувати в масштабі часу діаграми напруг на вході та виході інтегруючого RC- кола при наступних умовах:

а) на вхід інтегруючого кола подається прямокутний імпульс позитивної полярності Е_max = 10 B; t_и = 30 мкс; Параметри кола: С = 300, 1000, 10000 пф; R = 10 кОм.

Дослідити, як змінюється сигнал на виході кола, якщо постійна часу не змінюється, а тривалість імпульсу змінюється в межах 20 - 60 мкс.

б) на вхід інтегруючого кола подається пилкоподібний імпульс позитивної полярності Е_max = 10 B; t_и = 30 мкс; Параметри кола: С = 300, 1000, 10000 пф; R = 10 кОм.

Дослідити, як змінюється сигнал на виході кола, якщо постійна часу не змінюється, а тривалість імпульсу змінюється в межах 20 - 60 мкс;

4. Дослідити за допомогою віртуального лабораторного макету проходження імпульсів прямокутної і пилкоподібної форми крізь інтегруюче коло.

5. Накреслити осцилограми вихідного імпульсу при t_и<<, t_и  , t_и >>.

3. Порядок оформлення звіту

1. Постановка завдання і мета роботи.

2. Стислі теоретичні відомості.

3. Хід виконання роботи.

4. Таблиці, графіки, результати розрахунків.

5. Висновки.

4. Контрольні питання

1. Пояснить фізичні процеси, що відбуваються в інтегруючому колі при дії на його вході прямокутних імпульсів напруги.

2. Напишіть формулу для визначення амплітуди імпульсів на виході інтегруючого RC- кола при дії на нього прямокутних імпульсів.

3. Як змінюватиметься форма вихідного сигналу інтегруючого кола, якщо змінити опір кола, ємність, тривалість і період повторення вхідних імпульсів?

4. Як впливає на форму вихідних імпульсів RС- кола опір навантаження, що підключається паралельно конденсатору С, паразитна ємність, вихідний опір генератора імпульсів?

5. Визначте форму напруги на виході інтегруючого кола, якщо на його вході діє імпульс пилкоподібної форми.

Лабораторна робота № 4 лінійні резистивні кола в режимі постійного струму

Мета роботи: освоїти розрахунок паралельно-послідовних резистивних кіл з одним джерелом постійного струму.

1. Стислі теоретичні відомості

Лінійними резистивними колами називають електричні кола, у яких напруги і струми зв’язані між собою лінійними алгебраїчними співвідношеннями. Моделі лінійних резистивних кіл можуть містити лише резистивні опори і джерела. У лінійних резистивних колах відсутні реактивні елементи.

У простих випадках резистивне електричне коло містить ту або іншу кількість резисторів і єдине джерело струму або напруги, до того ж елементи кола сполучені між собою тільки паралельно або тільки послідовно.

Рисунок 4.2

На рис. 4.1 приведена схема двополюсника, складеного з п сполучених паралельно резисторів. Відмінною особливістю паралельного з'єднання резисторів (у загальному випадку двополюсників) є рівність напруги, прикладеної до їх затисків, або, іншими словами, до кожного з резисторів (двополюсників), що входять в паралельне з'єднання, прикладена одна і та ж напруга.

Рисунок 4.1

Якщо додатні напрями струмів в елементах вибрати такими, як показано на рис. 4.1, то відповідно до першого закону Кірхгофа i - i₁ - i₂ … - i_n = 0, або струм i = i₁ + i₂ + ... + i_n, але струм i_k = G_k,u (k = 1, 2, ..., n). Тому струм i = G₁u + G₂u + ... + G_nu = G_эu, де

G_э = G₁, +G₂ + + G_n. (1)

Залежність i = G_эu не відрізняється від залежності між напругою і струмом в резисторі з провідністю G_э.

Отже, при паралельному з'єднанні декількох (n) резисторів це двополюсне коло можна замінити одним еквівалентним резистором, провідність якого дорівнює сумі провідностей резисторів, що входять в з'єднання (рис. 4.2). Оскільки

то

(2)

Тому струм в будь-якому резисторі паралельного резистивного електричного кола дорівнює множенню струму, підведеного до зовнішніх затисків кола, на провідність цього резистора і діленому на суму провідності резисторів, що входять в з'єднання (правило ділення струмів).

Просте паралельне резистивне коло містить джерелоструму і два резистори, сполучених паралельно (рис. 4.3). Застосувавши до нього співвідношення (1) і (2), можна встановити наступні корисні правила: при паралельному з'єднанні двох резисторів їх еквівалентний опір Рисунок 4.3 дорівнює відношенню множенню опорів резисторів до суми їх опорів, тобто

,а струм в одному з резисторів рівний струму в загаль-ному колі, помноженому на опір іншого резистора діленому на суму їх опорів (правило чужого елемента), тобто

і.

Встановимо тепер співвідношення між напругою і струмами в двополюснику, складеному з п сполучених послідовно резисторів (рис. 4.4).

Відмінною особливістю послідовного з'єднання резисторів (у загальному випадку двополюсників) є рівність струмів, що проходять через будь-який з них. Іншими словами, при послідовному з'єднанні через кожен резистор (двополюсник) проходить Рисунок 4.4 один і той же струм. Це і зрозуміло, оскільки при послідовному з'єднанні існують лише прості вузли, в кожному з яких згідно першому закону Кірхгофа струм, орієнтований до вузла, рівний струму, орієнтованому від вузла.

У відповідності з другим законом Кірхгофа при послідовному з'єднанні u - и₁ - u₂ -…- u_n = 0, або u = u₁ + u₂ + …+u_n.

Якщо тепер виконати викладення, аналогічні приведеним вище, можна прийти до наступних висновків.

Двополюсне резистивне коло з резисторів, сполучених послідовно (рис. 4.5), можна замінити одним еквівалентним резистором, опір якого рівний сумі опорів резисторів, що входять в з'єднання, тобто

R_э = R₁ + R₂ + … + R_n. (3)

Напруга на затисках будь-якого з резисторів послідовного резистивного електричного кола (див. рис. 4.4) дорівнює множенню напруги, підведеної до зовнішніх затисків кола, на опір цього резистора, діленому на суму опорів резисторів, що входять в з'єднання (правило ділення напруги), тобто

(4)

Рисунок 4.5 Рисунок 4.6

Схема простого послідовного резистивного кола, що містить джерело напруги і два резистори, сполучених послідовно, показана на рис. 4.6. Для нього:

Якщо в колі є не одне, а декілька джерел струму, сполучених паралельно, ці джерела можна, відповідно до першого закону Кірхгофа, замінити одним джерелом, задавальний струм якого рівний алгебраїчній сумі задавальних струмів джерел, що входять в з'єднання, і орієнтований так само, як і струми тих джерел, які входять в суму із знаком «+».

Аналогічно, згідно другому закону Кірхгофа, джерела напруги, сполучені послідовно, можна замінити одним джерелом, задавальна напруга якого дорівнює алгебраїчній сумі задавальної напруги джерел, що входять в з'єднання, і орієнтована так само, як і доданки, що входять в суму із знаком «+». Пояснюючі приклади приведені на рис. 4.7.

Рисунок 4.7