Работа №9 Исследование интегрирующих и дифференцирующих цепей

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

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 37).
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.

Порядок выполнения работы

1. Собрать схему дифференцирующей цепи, изображенную на рисунке 37.

Рисунок 37 – 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 38. 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 38 – 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 39)

Рисунок 39 – 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 40.

Рисунок 40 – Схема для исследования интегрирующей RC-цепи

9. Настроить функциональный генератор в соответствии с рисунком 41.

Рисунок 41 – 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 42).

Рисунок 42 – 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 43, самостоятельно выбрав настройки функционального генератора.

Рисунок 43 – Интегратор (а) и дифференциатор (б) на операционном усилителе

17. Сделать вывод.