Файл: Лабораторная работа 33 Исследование активных интегрирующих и дифференцирующих цепей Задание Цель лабораторной работы.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.12.2023
Просмотров: 257
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования«Московский технический университет связи и информатики»Кафедра Теории электрических сетейЛабораторная работа №33«Исследование активных интегрирующих и дифференцирующих цепей»1.ЗаданиеЦель лабораторной работы С помощью машинного эксперимента получить форму напряжения на выходе активных интегрирующих и дифференцирующих цепей при различных формах напряжения на входе. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путемЗадание на лабораторную работуНарисовать кривые напряжения на входе и выходе интегрирующей цепи, показанной на рисунке 1, если входное напряжение имеет синусоидальную форму, прямоугольную и треугольную форму соответственно. Принять К1 = 10.Рисунок 1 – Интегрирующая цепьРассчитать комплексную передаточную функцию Н для активной цепи (рисунок 2). Нарисовать кривые напряжения на входе и выходе активной интегрирующей цепи, показанной на рисунке 2, если входное напряжение имеет синусоидальную форму, С = 100 нФ, R = 1 кОм.Рисунок 2 – Активная интегрирующая цепьНарисовать кривые напряжения на входе и выходе дифференцирующей цепи, показанной на рисунке 3, если входное напряжение имеет синусоидальную форму, прямоугольную форму и треугольную форму соответственно. Принять К2 = 6.Рисунок 3 – Дифференцирующая цепьРассчитать комплексную передаточную функцию Н Для активной цепи (рисунок 4). Нарисовать кривые напряжения на входе и выходе дифференцирующей цепи, показанной на рисунке 4, если входное напряжение имеет синусоидальную форму, С = 100 нФ, R = 1 кОм.
, где u2(t)- выходное напряжение;K1- коэффициент пропорциональности.3) Для активной интегрирующей цепиU2
U1- комплексный ток4) Для дифференцирующей цепиu2(t)=K2
где u2(t)- выходное напряжениеK2- коэффициент пропорциональности5) Для активной дифференцирующей цепиU2= -jωRCU1Анализ интегрирующей цепи при синусоидальном воздействииНа рисунке 1 представлена схема интегрирующей цепи при синусоидальном воздействии. Рисунок 1 – Схема интегрирующей цепи при синусоидальном воздействииНа рисунке 2 представлен график синусоидального напряжения на входе и выходе интегрирующей цепи от времени t.Рисунок 2 – График синусоидального напряжения на входе и выходе интегрирующей цепи от времени tАнализ интегрирующая цепь при прямоугольном воздействии
На рисунке 3 представлена схема интегрирующей цепи при прямоугольном воздействии. Рисунок 3 – Схема интегрирующей цепи при прямоугольном воздействииНа рисунке 4 представлен график зависимости импульсивного источника и выходного напряжения.Рисунок 4 – График зависимости импульсивного источника и выходного напряженияАнализ интегрирующая цепь при треугольном воздействииНа рисунке 5 представлена схема интегрирующей цепи при треугольном воздействии. Рисунок 5 – Схема интегрирующей цепи при треугольном воздействииНа рисунке 6 представлены графики зависимости напряжения на выходе операционного усилителя и импульсного источника.Рисунок 6 – Графики зависимости напряжения на выходе операционного усилителя и импульсного источникаАнализ дифференцирующей цепи при синусоидальном воздействииНа рисунке 7 представлена схема дифференцирующей цепи при синусоидальном воздействии.Рисунок 7 – Схема дифференцирующей цепи при синоиусоидальном воздействии.На рисунке 8 представлены графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени t.Рисунок 8 – Графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени tАнализ дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействииНа рисунке 9 представлена схема дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействии Рисунок 9 – Схема дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействии
На рисунке 10 представлены графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени t.Рисунок 10 – Графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени tАнализ дифференцирующей цепи при треугольном воздействииНа рисунке 11 представлена схема дифференцирующей цепи при треугольном воздействииРисунок 11 – Схема дифференцирующей цепи при треугольном воздействииНа рисунке 12 представлены графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени t.Рисунок 12 – Графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени t3.ВыводС помощью машинного эксперимента получена форма напряжения на выходе активных интегрирующих и дифференцирующих цепей при различных формах напряжения на входе. Сравнены полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем
4) В каких случаях применяются дифференцирующие цепи?Дифференцирующие цепи применяют тогда, когда требуется преобразовать входное напряжение в сигнал, изменяющийся по закону производной входного напряжения. 5) Нарисуйте схему интегратора на ОУ и выведите его передаточную функцию Н?6) Нарисуйте схему дифференциатора на ОУ и выведите его передаточную функцию Н?Список использованных источников
Рисунок 4 – Активная дифференцирующая цепь
2.Ход выполнения лабораторной работы
2.1 Предварительный расчет1) Входное напряжение:u1(t)=Umsin(2πft),- синусоидальное входное напряжениегде Um=1 B- амплитуда входного напряжения;f=2кГц- частота входного напряженияtϵ[0;1] мс- времяu1(t) – прямоугольное входное напряжениеVZERO = 1 – минимальное значение, B;VONE = 1 – максимальное значение, B;P1 = 0 – начало переднего фронта, с;P2 = 0 – начало плоской вершины импульса, с;P3 = 0.25e-3 – конец плоской вершины импульса, c;P4 = 0.25e-3 – момент достижения уровня VZEO, с;P5 = 0.5e-3 – период следования импульсов, c;U1(t) – треугольное входное напряжение;VZERO = -1, VONE = 1, P1 = 0, P2 = 0.25e-3, P3 = 0.25e-3, P4 = 0.5e-3, P5 = 0.5e-3.2) Для интегрирующих цепейu2(t)=K1 , где u2(t)- выходное напряжение;K1- коэффициент пропорциональности.3) Для активной интегрирующей цепиU2 U1- комплексный ток4) Для дифференцирующей цепиu2(t)=K2 где u2(t)- выходное напряжениеK2- коэффициент пропорциональности5) Для активной дифференцирующей цепиU2= -jωRCU1Анализ интегрирующей цепи при синусоидальном воздействииНа рисунке 1 представлена схема интегрирующей цепи при синусоидальном воздействии. Рисунок 1 – Схема интегрирующей цепи при синусоидальном воздействииНа рисунке 2 представлен график синусоидального напряжения на входе и выходе интегрирующей цепи от времени t.Рисунок 2 – График синусоидального напряжения на входе и выходе интегрирующей цепи от времени tАнализ интегрирующая цепь при прямоугольном воздействии
На рисунке 3 представлена схема интегрирующей цепи при прямоугольном воздействии. Рисунок 3 – Схема интегрирующей цепи при прямоугольном воздействииНа рисунке 4 представлен график зависимости импульсивного источника и выходного напряжения.Рисунок 4 – График зависимости импульсивного источника и выходного напряженияАнализ интегрирующая цепь при треугольном воздействииНа рисунке 5 представлена схема интегрирующей цепи при треугольном воздействии. Рисунок 5 – Схема интегрирующей цепи при треугольном воздействииНа рисунке 6 представлены графики зависимости напряжения на выходе операционного усилителя и импульсного источника.Рисунок 6 – Графики зависимости напряжения на выходе операционного усилителя и импульсного источникаАнализ дифференцирующей цепи при синусоидальном воздействииНа рисунке 7 представлена схема дифференцирующей цепи при синусоидальном воздействии.Рисунок 7 – Схема дифференцирующей цепи при синоиусоидальном воздействии.На рисунке 8 представлены графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени t.Рисунок 8 – Графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени tАнализ дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействииНа рисунке 9 представлена схема дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействии Рисунок 9 – Схема дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействии
На рисунке 10 представлены графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени t.Рисунок 10 – Графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени tАнализ дифференцирующей цепи при треугольном воздействииНа рисунке 11 представлена схема дифференцирующей цепи при треугольном воздействииРисунок 11 – Схема дифференцирующей цепи при треугольном воздействииНа рисунке 12 представлены графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени t.Рисунок 12 – Графики зависимости напряжений на выходе и выходе дифференцирующей цепи от времени t3.ВыводС помощью машинного эксперимента получена форма напряжения на выходе активных интегрирующих и дифференцирующих цепей при различных формах напряжения на входе. Сравнены полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем
4.Ответы на вопросы
1) Какие цепи являются интегрирующими? Приведите пример.Интегрирующие цепи – такие цепи, у которых выходное напряжение пропорционально интегралу входного напряжения.Пример:-
Нелинейный интегратор. -
Фильтр нижних частот. -
Линии задержки сигналов.
-
Фильтр верхних частот.
4) В каких случаях применяются дифференцирующие цепи?Дифференцирующие цепи применяют тогда, когда требуется преобразовать входное напряжение в сигнал, изменяющийся по закону производной входного напряжения. 5) Нарисуйте схему интегратора на ОУ и выведите его передаточную функцию Н?6) Нарисуйте схему дифференциатора на ОУ и выведите его передаточную функцию Н?Список использованных источников
-
ГОСТ 7.32-2017 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления. - URL: https://files.stroyinf.ru/Index/655/65555.htm -
Фриск В.В., Логвинов В.В. Основы теории цепей, основы схемотехники, радиоприемные устройства. Лабораторный практикум на персональном компьютере. – М.: СОЛОН-ПРЕСС 2008, 609 с.