Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій

Завдання та методичні рекомендації

до проведення лабораторного заняття на тему

Дослідження змін спектрів сигналів при проходженні сигналів через лінійні електричні кола

Київ – 2010

Лабораторная работа Тема: Дослідження змін спектрів сигналів при проходженні сигналів через лінійні електричні кола

Цель: В лабораторной работе ставится целью изучение влияния электрических цепей на форму и спектр сигналов.

Содержание работы.

1. Повторить основные теоретические положения.

2. Выполнить работу.

2.1 Составить электрическую схему исследования.

2.2 Установить параметры источника сигнала.

2.3 Получить осциллограмму сигнала.

2.4 Выполнить задание.

3. Ответить на вопросы.

4. Составить отчет о выполненной работе.

1. Основные теоретические положения.

Реакція лінійного електричного кола спектральним методом визначається в залежності від характеру зовнішньої дії (вхідного сигналу), а саме:

• при неперіодичних сигналах

де - - комплексна спектральна густина, або комплексний спектр, вихідного сигналу (реакції кола);

- комплексна спектральна густина вхідного сигналу;

- комплексна передаточна функція електричного кола;

- при періодичних сигналах

де - - комплексні амплітуди спектральних складових вихідного сигналу (реакції) кола;

- комплексні амплітуди спектральних складових вхідного сигналу;

- значення комплексної передаточної функції кола на частотах спектральних складових.

Простейшая rC цепь представляет собой Г-образное звено с размещением емкости в последовательном или параллельном плече (рис.1 и рис.2)

Рис.1

Рис.2

Комплексную передаточную функцию по напряжению для rC цепи, изображенной на рис.1, найдем как отношение:

Здесь параметр - постоянная времени цепи.

Зависимость модуля комплексной частотной характеристики от частоты представляет собой амплитудно-частотную характеристику цепи, которая описывается выражением

Зависимость аргумента комплексной частотной характеристики от частоты представляет собой фазо-частотную характеристику цепи, которая описывается выражением

Построим графики этих характеристик.

ω

ω_с

Рис.3

Рис.4

Комплексную передаточную функцию по напряжению rC цепи рис.2 найдем как отношение:

Амплитудно-частотная характеристика цепи описывается выражением

Фазо-частотная характеристика цепи описывается выражением

Графики этих характеристик имеют следующий вид:

Рис.5

2. Порядок выполнения работы.

2.1 Составление электрической схемы цепи

Для формирования схемы исследований необходимы: функциональный генератор сигналов (Function Generator), осциллограф (Oscilloscope), сопротивление и емкость.

2.1.1 Запустите Electronics Workbench.

2.1.2 Заданная для работы схема указана на рисунке 6.

Рис.6

2.1.3 Перенесите необходимые элементы из заданной схемы на рабочую область Electronics Workbench.

2.1.4 Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей области для получения необходимой вам схемы.

2.1.5 Способ исследования состоит в выполнении вычислений с помощью программы, встроенной в EWB. Для использования этой программы необходимо обозначить места соединения элементов цепи. Для этого в меню Circuit выбрать Schematic options, и в открывшемся окне Show/Hide включить опции Show Reference ID и Show nodes. Схема приобретет вид (рис.7):

Р ис.7

2.2 Установка параметров сигнала и приборов

Таблица 1

№ рабочего места	1	2	3	4	5	6	7	8
Вид сигнала	Прямоугольные импульсы
Частота импульсов, kHz	10	6	4	1	8	3	7	5
Duty cycle, %	20
Амплитуда сигнала,V	6	12	8	10	20	4	14	6
Смещение (offset),V	6	12	8	10	20	4	14	6

Параметр Duty cycle означает, сколько процентов составляет длительность импульса от длительность периода сигнала, таким образом, этот параметр определяет скважность сигнала ( отношение периода к длительности импульсов).

Установка параметров осциллографа

Таблица 2

Установки времени - Time base
Коэффициент отклонения по горизонтали	подбор
X position (смещение по Х)	0;
Режим развертки	Y/T.
Trigger
Запуск развертки	Auto
Edge (выбор фронта запускающего сигнала)	произвольно
Level (уровень)	0
Channel A
Коэффициент отклонения по вертикали	подбор
Y position (смещение по Y)	0,00
Режим входа	DC(открытый вход)
Channel В
Коэффициент отклонения по вертикали	подбор
Y position (смещение по Y)	0,00
Режим входа	DC(открытый вход)

Установка параметров цепи

Установите значение R=500 Ом, значение С=100 nF.