Лабораторные задания и методические указания
Электрические цепи для испытаний собираются или находятся уже в собранном виде на специальном дюралюминиевом шасси (основании). В работе предлагается собрать такую схему, чтобы она вносила искажения заданного вида (по форме) и заданной величины. На шасси, в зависимости от задания, собираются дифференцирующая или интегрирующая цепи с определенной t. Через сконструированную таким образом цепь пропускают импульс и дают оценку искажениям с помощью осциллографа.
 |
Для расшифровки структуры неизвестной схемы на вход такой схемы подают П-импульс и наблюдают вид искажений на её выходе. Набор схем для испытаний подобного рода собран на шасси и объединен в один узел под названием "чёрный ящик". В технике часто так обозначают схему, о которой ничего не известно, кроме расположения клемм "вход" и "выход". О содержании, заполняющем пространство между "входом" и "выходом", в таком случае ничего не говорят. О нём можно догадываться путем специальных испытаний. Такие испытания предусмотрены в данной работе. О содержании "чёрного ящика" судят по виду искажений П-импульса. Структуру электрической цепи, входящую в "чёрный ящик", можно изменять поворотом переключателя. О характере и величине искажений судят визуально с помощью осциллографа. Длительность сигнала и длительность фронта измеряют с помощью развёртки. Следует подумать, какой длительности должна быть развертка осциллографа при данной длительности сигнала, чтобы сигнал на экране был как можно протяжённее в горизонтальном направлении. Этим облегчается измерение. При начальной установке лучей луч первого канала должен быть выше центра экрана, а луч второго канала ниже центра экрана, чтобы можно было сравнивать визуально изображение импульса на входе и выходе схемы.
Сигнал на вход электрической цепи подается генератором прямоугольных импульсов. Для выполнения работы генератор, электрическая цепь и осциллограф соединяются по схеме, которую надо составить самостоятельно. При соединении названных приборов не следует забывать правила соединения "корпусных" и "потенциальных" выходов. Надо также иметь в виду, что шасси, на которых собираются схемы, выполняют роль проводников, вертикальные размеры изображения на экране осциллографа можно регулировать двумя способами: изменением амплитуды сигнала (ручек на генераторе) и изменением усиления осциллографа (ручка на осциллографе).
В работе рассматривается только сигнал прямоугольной формы. Такой выбор сделан по двум причинам:
1) сигнал прямоугольной формы широко распространен (телевидение, радиолокация, техника автоматического управления, счётно-решающая техника);
2) форму П-импульса удобно детализировать для оценки величины искажений.
Надо иметь в виду, что величина вносимых искажений интегрирующей цепи правильно оценивается в расчетах, если длительность сигнала не меньше величины 2,2 t , что вытекает из выражения (12). Аналогичные условия показаны для дифференцирующей цепи в (14) и режима укорачивания импульса в (17).
Постоянная времени t выражается в секундах, если R выражено в омах, а ёмкость С в фарадах. Однако R и С при расчётах удобно выражать в таких единицах, чтобы t получалась в микросекундах (мкс).
Работа выполняется в следующей последовательности.
1. Обдумать и нарисовать схему соединения приборов для испытания электрических цепей. На схеме осциллограф, генератор и электрическую цепь условно изобразить четырёхугольниками с обозначением "вход" и "выход".
2. Подать на вход осциллографа прямоугольный импульс длительностью 10 мкс.
3. Отрегулировать осциллограф, и определить длительность импульса. Данный импульс будет использоваться в работе в качестве входного импульса. Длительность его должна остаться неизменной.
4. Сделать зарисовку входного импульса.
5. Соединить приборы для испытания "чёрного ящика" по схеме п.1.
6. Поставить переключатель исследуемой цепи в любое положение и провести испытание. Схематично зарисовать импульс. На рисунке указать предполагаемую структуру электрической цепи.
7. Повторить работу для других четырёх положений переключателя, взятых подряд.
8. Применяя формулы (14) (17) рассчитать электрическую цепь, которая удлиняла бы активную длительность фронта в пределах от 1,3 до 4 мкс.
8.1. Сделать чертеж этой цепи с обозначением величин С, R, t и расчётной величины на выходе.
8.2. Собрать эту схему.
8.3. Проверить, можно ли для испытаний использовать входной импульс длительностью 10 мкс.
8.4. Измерить tфа выходного импульса.
8.5. Сделать зарисовку входного импульса с обозначением измеренной величины tфа .
9. Применяя формулы (14)и(17) рассчитать электрическую цепь, которая давала бы относительную величину снижения вершины в пределах от 0,24 до 0,45.
9.1. Начертить эту схему с обозначением параметров С, R, lа .
9.2. Сделать проверку по п.8.З.
9.3. Произвести зарисовку выходного импульса с обозначением измеренной величины.
10. Применяя формулы (14) и (17) рассчитать электрическую цепь, которая выдавала бы на выходе импульс активной длительностью от 0,6 до 2,31 мкс.
10.1. Начертить эту схему с обозначением параметров R, С, t и tиа на входе и выходе.
10.2. Сделать зарисовку выходного импульса с обозначением измеренной величины tиа .
Указания к отчёту
Отчёт должен содержать:
1) четко сформулированную цель работы
2) основные положения теории;
3)схему соединения приборов для испытания
электрических цепей;
3)основные формулы расчётов и расчеты цепей;
4)расчёт погрешностей определяемых физических
величин
5)графики проведённых измерений на
миллиметровой бумаге
6) обсуждения и выводы
Контрольные вопросы
1. Что называется искажением сигнала?
2. Почему происходят искажения?
3. Почему разные электрические цепи по-разному изменяют форму сложного сигнала?
4. Какая электрическая цепь называется интегрирующей?
5. Какие искажения вносит интегрирующая цепь?
6. Что произойдет, если увеличить t интегрирующей цепи?
7. Могут ли существовать две интегрирующие цепи с разными значениями С и R и одинаковыми искажениями по величине?
8. Как можно судить о структуре электрической цепи, не подвергая её осмотру?
9. Какие электрические цепи вносят искажения вершины?
10. В чем выражается искажение фронта и вершины?
11. Чем отличается дифференцирующая цепь от интегрирующей с точки зрения вносимых искажений?
12. Чем отличаются дифференцирующие цепи друг от друга с этой точки зрения?
13. От чего зависит вид искажения П-импульса?
14. От чего зависит величина искажений П-импульса?
15. Как сделать дифференцирующую цепь укорачивающей?
16. Что произойдет, если увеличить t дифференцирующей цепи?
17. Что произойдет, если увеличить t укорачивающей цепи?
18. Как получить в данной работе прямоугольные импульсы?
19. Как измеряют в работе импульсы?
20. Почему изучаются прямоугольные импульсы?
21. Как исправить телевизионное изображение, если края элементов изображения нечетки (размыты)?
22. Как исправить телевизионное изображение, чтобы восстановить равномерную яркость некоторой площади изображения?
23. Как с помощью импульсов большой длительности можно возбудить схему, реагирующую только на короткие импульсы?
24. Какую замену следует произвести в электрической цепи при изменении ёмкости в этой цепи, если изменение величины искажений нежелательно?
Рекомендуемая литература
1. Нефёдов В.И. Основы радиоэлектроники. М., 2000.
2. Гоноровский И.С. Основы радиотехники. М., 1957.
3. Ицхоки Я.С. Импульсные устройства. М.,1959.
4. Малов Н.Н. Курс электротехники и радиотехники. М., 1955.
5. Харкевич А.А. Основы радиотехники. М., 1962.