Цель работы: Построение схем и изучение принципа работы интегрирующих и дифференцирующих цепей

Лабораторная работа №9 Исследование интегрирующих и дифференцирующих цепей

 

 

Цель работы: Построение схем и изучение принципа работы интегрирующих и дифференцирующих цепей.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему дифференцирующей цепи, изображенную на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема для исследования дифференцирующей RC-цепи

2. Установить номиналы элементов дифференцирующей цепи в соответствии с результатами расчетов (пункт 8 вопросов для самоподготовки).

3. Настроить функциональный генератор в соответствии с рисунком 2. Частота 50 кГц соответствует длительности импульса 10 мкс при коэффициенте заполнения 50%. Рассчитать частоту для длительности импульса вашего задания и задать параметры входного сигнала

Рисунок 2 – Установка параметров выходного сигнала функционального генератора

 

4. Включить схему.

5. Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки. Наблюдать входной сигнал и результат его обработки дифференцирующей цепью (рисунок 3)

Рисунок 3 – Осциллограммы входного и выходного напряжения

 

6. Используя показания осциллографа рассчитать параметры выходного импульсного сигнала.

7. Изменяя параметры элементов проследить за изменениями выходного сигнала.

8. Собрать схему интегрирующей цепи, изображенную на рисунке 4.

Рисунок 4 – Схема для исследования интегрирующей RC-цепи

 

9. Настроить функциональный генератор в соответствии с рисунком 5.

Рисунок 5 – Установка параметров выходного сигнала функционального генератора

 

10. Установить параметры семы в соответствии с пунктом 11 вопросов для самоподготовки.

11. Включить схему.

12. Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки. Наблюдать входной сигнал и результат его обработки интегрирующей цепью (рисунок 6).

При подключении сопротивления нагрузки

Рисунок 6 – Осциллограммы входного и выходного напряжения

 

13. Используя показания осциллографа рассчитать параметры выходного импульсного сигнала. Сравнить результаты с полученными при решении задачи.

14. Включить в схему резистор нагрузки Rн. Провести измерения и сравнить результаты с полученными при решении задачи.

15. Изменяя параметры элементов проследить за изменениями выходного сигнала.

16. Повторите исследования для схем, изображенных на рисунке 7, самостоятельно выбрав настройки функционального генератора.

 

Рисунок 7 – Интегратор (а) и дифференциатор (б) на операционном усилителе

 

17. Сделать вывод.

Вопросы для самоподготовки

1. Расскажите о назначении и элементном составе времязадающих цепей?

2. В каких случаях применяются дифференцирующие цепи?

3. Нарисуйте схему дифференцирующей цепи и поясните принцип ее работы.

4. Запишите формулу для определения постоянной времени.

5. Какие параметры выходного сигнала зависят от постоянной времени?

6. При каких условиях данная цепь является дифференцирующей?

7. В каком случае прекратиться операция дифференцирования и цепь станет разделительной?

8. Рассчитать номиналы компонентов R и С дифференцирующей цепи при подаче на ее вход прямоугольного импульса длительностью tи.вх = ([Ваш номер по журналу] + 10) мкс. Паразитная емкость на выходе цепи Спар = 10 пФ. Внутреннее сопротивление генератора входного сигнала Rг = 100 Ом (Рисунок 1).

9. В каких случаях применяются интегрирующие цепи?

10. Нарисуйте схему интегрирующей цепи и поясните принцип ее работы.

11. Рассчитайте амплитуду выходного сигнала интегрирующей цепи при подаче на его вход прямоугольного импульса с амплитудой Е = 10 В и длительностью tи.вх = 100 мкс. R1 = 56 кОм, С = 0,02 мкФ, Сопротивление генератора входного сигнала – 120 Ом. Как измениться амплитуда входного сигнала при подключении нагрузки Rн = 5,6 кОм.

12. Нарисуйте схемы интегратора и дифференциатора на ОУ и поясните их принцип работы.

 

1 I =dQ/dt

 

2 подавление синфазных ( СФ) сигналов, как входных, так и вызванных изменениями напряжения источников питания, температуры среды, и усиление на этом фоне разностного входного сигнала.

Дифференциальная защита — один из видов релейной защиты, отличающийся абсолютной селективностью и выполняющейся быстродействующей (без искусственной выдержки времени). Применяется для защиты трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов, генераторных блоков, двигателей, линий электропередачи и сборных шин (ошиновок). Различают продольную ипоперечную дифференциальные защиты.

 

3 дифференциатор

 

4 t=RC

 

5 частота, и циклическая частота

 

6 при усилении разности напряжений входящих сигналов

7 при равных входном напряжении и напряжении обратной связи

 

9 Интегрирующие цепи применяются в ядерной физике для измерения числа импульсов, поступающих на устройство за единицу времени, а также для регистрации слабых сигналов, поступающих на устройство вместе с шумами.

 

10 интегратор