Исследование интегрирующей и дифференцирующей RC-цепей и полосового фильтра

Перед выполнением данной работы студентам необходимо изучить условия дифференцирования и интегрирования RC-цепи, а также построение полосового фильтра из RC-звеньев и его АЧХ (п.3.4).

Задания на лабораторную работу

1. Собрать схему лабораторной установки на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Схема установки для исследования дифференцирующей RC-цепи

Исследуемые сигналы подводятся к высокочастотным входам I и II каналов осциллографа с помощью коаксиальных кабелей, обозначенных на схеме символом . Центральный провод коаксиального кабеля является сигнальным, а экранирующий – корпусным. Корпусной провод отличается от сигнального провода по длине (более длинный) или по цвету (более темный). В случае затруднений в определении сигнального и корпусного провода обращаться к преподавателю.

Внимание: во избежание короткого замыкания входов каналов осциллографа нельзя сигнальные провода подключать к корпусу исследуемого четырехполюсника.

При подключении приборов к исследуемой схеме первым подключается корпусной провод (КП), затем сигнальный (СП). Отключение производится в обратном порядке: первым отключается сигнальный провод, затем корпусной.

Для исследования переходных процессов на вход схемы (гнезда 1 – ) необходимо подать последовательность прямоугольных импульсов с генератора Г6-27 амплитудой 1 В и частотой 1 кГц. Ручкой яркости осциллографа установить необходимую яркость изображения, а ручкой фокус – наименьшую толщину луча (изображения). Переключателем развертки по вертикали (V/дел.) установить изображение примерно 1/3 экрана. Переключателем развертки по горизонтали (Время/дел.) установить два – три периода наблюдаемого процесса.

Для емкости конденсатора С = 6800 пФ подобрать значения сопротивлений резисторов R такие, при которых отношение постоянной времени цепи было бы близко к следующим значениям: = 0,1; 1; 10. Для каждого значения, указанного выше отношений зарисовать осциллограмму по методике, показанной на рис. 5.3. Для каждой осциллограммы указать значения емкости конденсатора и сопротивления резистора. Сделать выводы, в которых отразить, когда цепь является дифференцирующей (интегрирующей) и разделительной.

Рис. 5.3. Формы входного и выходного напряжений

Примечание: форму выходного напряжения (сигнала) зарисовать отдельно для дифференцирующей и интегрирующей цепей. Для исследования интегрирующей цепи в схеме (см. рис. 5.2) необходимо местами поменять конденсатор и резистор.

2. Для исследования полосового фильтра необходимо в начале определить параметры дифференцирующей и интегрирующей цепей, при которых .

Собрать схему из двух RC-звеньев: дифференцирующей и интегрирующей цепи, – соединенных последовательно. Снять АЧХ полосового фильтра по методике, изложенной в п.5.2. Определить полосу пропускания и сравнить с расчетными значениями.

3. Собрать полосовой фильтр из двух одинаковых дифференцирующих и двух одинаковых интегрирующих звеньев и снять АЧХ. Определить полосу пропускания и сравнить с расчетным значением.

Сделать выводы о влиянии числа дифференцирующих звеньев и числа интегрирующих звеньев на вид зависимости K(f).