- •Оглавление.
- •Лабораторная работа №1 Исследование выпрямительного диода и стабилитрона
- •Приборы, макеты, программы
- •Теоретические сведения.
- •Вольтамперная характеристика р–п перехода.
- •4.Порядок выполнения работы
- •4.1.Исследование выпрямительного диода
- •4.1.2. Моделирование
- •4.1.3.Проверка правильности расчетов и установления различий в свойствах пд по постоянному и переменному токам
- •5.Провести расчёты ошибок измерений исследованных параметров и занести их в пронумерованную таблицу
- •6. Выводы.
- •7.Контрольные тесты.
- •Цель работы.
- •3.Теоретические основы.
- •А) с общей базой;б) с общим эмиттером;в) с общим коллектором.
- •Усиление электрических сигналов с помощью биполярного транзистора..
- •Параметры транзистора.
- •Общая характеристика схем включения транзисторов p-n-p типа.
- •4.Порядок выполнения работы
- •4.2. Выводы. Исследование полевых транзисторов.
- •3.Теоретические сведения.
- •Полевые транзисторы с изолированным затвором.
- •Полевой транзистор со встроенным каналом (мдп- транзистор).
- •Транзистор с индуцированный каналом (моп- транзистор).
- •Транзистор с затвором Шотки.
- •3 .Моделирование
- •4.Выводы.
- •5.Контрольные тесты.
- •Лабораторная работа № 3 исследование усилителя напряжения
- •Приборы, макеты, программы
- •Коэффициент усиления.
- •8.Построить амплитудно-частотную характеристику(ахч).
- •4.Краткие выводы
- •5.Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 4. Исследование операционных усилителей.
- •1.Цель работы
- •2.Приборы, макеты, программы
- •3.Теоретические сведения
- •И его амплитудная характеристики (б).
- •Порядок выполнения работы
- •С пятью выводами и отрицательной обратной связью.
- •Р ис.7. Электрическая схема усиления напряжения
- •С отрицательной обратной связью.
- •Выводы.
- •Контрольные тесты.
- •Лабораторная работа №5. Исследование выпрямительных схем
- •Цель работы
- •Теоретические основы
- •Порядок выполнения работы.
- •6.Контрольные тесты.
- •Лабораторная работа № 6. Исследование мультивибратора
- •Цель работы
- •Приборы, макеты, программы
- •Теоретические основы
- •4.Порядок выполнения работы
- •5.Моделирование .
- •6. Выводы
- •7.Контрольные тесты.
- •Лабораторная работа № 7. Исследование триггера
- •1.Цель работы
- •2.Приборы, макеты, программы:
- •3.Теоретические сведения
- •Основные параметры триггера
- •Триггеры на дискретных элементах
- •Схемы запуска триггера
- •4. Порядок выполнения работы
- •5.Моделирование.
- •6. Выводы.
- •7.Контрольные тесты.
- •Лабораторная работа № 8.
- •1.Цель работы.
- •2.Приборы, макеты, программы
- •3.Теоретические основы. Основные логические элементы.
- •Логические элементы в дискретном исполнении
- •4 .Порядок выполнение работы
- •4.2. Моделирование
- •5.Выводы.
- •6.Контрольные тесты.
- •Дополнительная лабораторная работа № 9 «исследование дифференцирующих и интегрирующих цепей»
- •Москва 2012
- •Цель работы
- •Приборы, макеты, программы
- •3.Теоретические основы
- •3.1Прохождение прямоугольного импульса через rc- цепь.
- •3.2Прохождение прямоугольного импульса через rl-цепь
- •3.4.Дифференцирующая rl-цепь
- •3.5.Интегрирующи цепи(фнч) (фильтр высоких частот)
- •4.Варианты
- •5.Выводы
- •6.Контрольные вопросы:
3.2Прохождение прямоугольного импульса через rl-цепь
Переключатель в положении П( I )
Согласно 1 закону коммутации ток в цепи с индуктивностью (рис 9-2 а) не может изменяться скачком. Он нарастает по экспоненциальному закону с постоянной времени (рис 9-2 в). По тому же закону изменяется и (рис 9-2 г), так как . На индуктивности в первый момент напряжение из-за ЭДС самоиндукции, а затем убывает по экспоненциальному закону , так что в любой момент времени соблюдается ой закон Кирхгофа из положения П( I ).
Переключатель переведен в положение П( 2 ) из положения П( I ).
Согласно 1 закону коммутации ток в цепи с индуктивностью не может изменяться скачком. Он уменьшается постепенно, по экспоненциальному закону (рис 9-2 в) . По такому же закону, как и ток, изменяется напряжение , так как (рис 9.2 г). Напряжение по индуктивности в первый момент максимально, но оно отрицательно, так как ЭДС самоиндукции катушки приближается к нулю, при этом в любой момент времени соблюдается 2 закон Кирхгофа: . Ток в цепи за счет уменьшения магнитной энергии, занесенной в катушке постепенно убывает до нуля (рис 9 в).
Рис 9.2. Графики напряжений и тока в RL-цепи.
Дифференцирующие цепи.
Дифференцирующей называется цепь, сигнал на выходе которой пропорционален производной от входного сигнала.
(9-8)
Сигналом называют физическую величину, несущую информацию. Нижу будем рассматривать импульсивные сигналы напряжения – импульсы напряжения.
Схема реальных дифференцирующих цепей показана на рис 9-3 а
и 9-3 б.
Коэффициент пропорциональности М представляет собой постоянную времени цепи .
Для цепи RC =RC, для цепи RL =L/R.
Рис 9-3. Схема дифференцирующих цепей.
Дифференцирующая RC-цепь. (фильтр нижних частот)
Эта цепь является также четырехполюсником. В дифференцирующей RC-цепи сигнал снимается с резистора R, то есть (см рис 9-3 а). Дифференцирующий (входной) сигнал имеет прямоугольную форму(см ниже рис (9-3 а).
Рассмотрим действие такого сигнала (импульса напряжения) на дифференцирующую RC-цепь.
Рис 9-4. Дифференцируемый сигнал (а) и сигнал на выходе дифференцирующей RC-цепи (б),
В момент (включение цепи) напряжение на выходе . Это следует из того, что в момент включения в цепи по второму закону коммутации напряжение на конденсаторе сохраняет свое значение, которое было до коммутации, то есть равно 0, следовательно, все напряжение будет приложено к резистору R( ).
Затем будет уменьшаться по экспоненциальному закону
(9-9)
Если ,за время действия входного импульса ( )конденсатор почти полностью зарядится и в момент , когда действие импульса закончится 0, напряжение на конденсаторе станет равно (на рис 9-4 б показано пунктиром), а в напряжение на резисторе R упадет до 0. Так как теперь цепь отключена от входного напряжения ( =0, ), конденсатор начнет разряжаться и через время напряжение на нем станет равно 0. Ток в цепи с момента изменит направление, а напряжение на резисторе R в момент скачком станет равно и начнет спадать по экспоненте , а через время станет равно 0.
Таким образом, на выходе цепи образуется два остроконечных импульса положительной и отрицательной полярностей, площади которых равны, а амплитуда равна .
Если форма выходного импульса будет иметь другой вид, чем на рис 9-4 б.
Рассмотрим два крайних случая: и (смотри рис 9-4 б и 9-4 в)
Рис 9-5. Изменение формы импульса на выходе дифференцирующей цепи в зависимости от соотношения между и .
А. (см рис 9-5 б)
В этом случае за время длительности импульса конденсатор успевает полностью зарядиться еще до того, как окончится действие импульса. На резисторе в момент включения получается скачок напряжения положительной полярности, равный амплитуде прямоугольного импульса , а затем напряжение убывает по крутой экспоненте и по мере зарядки конденсатора спадает до нуля до окончания действия импульса. По окончании действия импульса (в момент ) конденсатор начнет разряжаться, а за счет прохождения тока через резистор R на входе образуется импульс отрицательной полярности амплитудной - . Площадь этого импульса будет равна площади положительного импульса. Такие цепи называются дифференцирующими укорачивающими.
Б. (см рис 9-5).
Так как время зарядки конденсатора примерно равно , конденсатор успеет зарядиться не ранее, чем через . Следовательно, и напряжение на резисторе , равное в момент , уменьшится по экспоненте, станет равно нулю через . Поэтому за время импульс на сопротивление R практически не искажается и повторяет по форме импульс на входе.
Такая цепь используется как переходная между усилительными каскадами и предназначается для исключения влияния действия постоянной составляющей напряжение с коллектора транзистора предшествующего каскада на последующий.
Из формул и рис 9-4 и 9-5 можно заключить, что амплитуда выходных импульсов при различных соотношениях между и остается неизменной и равной , а длительность их с уменьшением уменьшается. Точность дифференцирования будет тем выше, чем меньше по сравнению с .
Наиболее точное дифференцирование можно получиться с помощью операционных усилителей.
Рассмотрим АЧХ дифференцирующей RC-цепи, изображённой на рис. 9-6а.
Рис. 9-6 а. АЧХ дифференцирующей цепи RC-цепи.
Частотный коэффициент передачи дифференцирующей RC-цепи равен:
(9-10)
Если приравнять к 1/ , то получают нижнюю границу полосы пропускания дефференцирующей RC-цепи .
Из графика 9-6 видно, что полоса пропускания дифференцирующей RC-цепи ограничена только со стороны нижних частот.
РИС.1.Дифференцирующая RC-цепь. (фильтр нижних частот)