3. Задания и методические рекомендации
3.1. Исследование rc-цепи интегрирующего типа (фильтра нижних частот)
3.1.1. Соберите схему согласно рис.3.1 и снимите АЧХ RC-цепи интегрирующего типа, состоящей из элементов R2 и C1 (модуль № 4).
Амплитуда входного сигнала может быть произвольной, поскольку цепь линейна и пассивна. С целью упрощения расчетов целесообразно амплитуду взять равной 1 B. Измерения проводите на частотах, указанных в табл.3.1. Результаты измерений заносите в табл.3.1.
Таблица 3.1
f,кГц |
0,1 |
0,5 |
1 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
40 |
60 |
100 |
200 |
Uвх,B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых,B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ΔT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φ,град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.1.2. Постройте АЧХ и определите из графика частоту среза ƒс, по которой найдите постоянную времени цепи τ. Сравните полученное значение τ с расчетным значением τрасч = R2C1.
3.1.3. Снимите ФЧХ этой же RC-цепи. Результаты измерений заносите в табл.3.1.
3.1.4. Постройте ФЧХ и определите по ней постоянную времени цепи τ. Сравните ее с полученной ранее из АЧХ.
3.1.5. Получите переходную характеристику исследуемой цепи. Для этого на вход аттенюатора с выхода ГНЧ подайте прямоугольные импульсы. Частоту следования этих импульсов и длительность развертки осциллографа установите такими, чтобы на экране было изображение реакции цепи на один скачок напряжения.
Зарисуйте переходную характеристику и из нее определите постоянную времени цепи как интервал времени, за который выходное напряжение достигает уровня 0,63 от максимального.
Сравните значение постоянной времени со значениями постоянной времени, полученными из АЧХ и ФЧХ.
3.1.6. Получите переходную характеристику RC-цепи интегрирующего типа из элементов R1 и C1 модуля №4. Изобразите ее на том же графике, где была зарисована переходная характеристика предыдущей цепи. С чем связано изменение переходной характеристики? Как будут выглядеть АЧХ и ФЧХ такой цепи?
3.2. RC-цепи дифференцирующего типа (фильтры верхних частот)
3.2.1. Соберите схему согласно рис.3.2 и снимите АЧХ RC-цепи дифференцирующего типа, состоящей из элементов R6 и C5 модуля №4.
Измерения проводите на частотах, указанных в табл.3.2. Результаты измерений заносите в табл.3.2.
Таблица 3. 2
f,кГц |
0,2 |
0,5 |
1 |
2 |
4 |
5 |
6 |
10 |
20 |
30 |
50 |
100 |
Uвх,B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвых,B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K(f) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ΔT |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
φ, град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2.2.Постройте АЧХ и определите из нее частоту среза fc и постоянную времени τ. Сравните полученное значение τ с расчетным.
3.2.3. Снимите ФЧХ исследуемой цепи. Результаты измерений заносите в табл.3.2.
3.2.4. Постройте ФЧХ и определите по ней постоянную времени цепи τ. Сравните ее с полученной ранее из АЧХ.
3.2.5. В соответствии с п.3.1.5 получите переходную характеристику исследуемой цепи, зарисуйте ее и определите по ней постоянную времени как интервал времени, за который выходное напряжение достигает уровня 0,37 от максимального.
Сравните значения τ, полученные из АЧХ, ФЧХ и переходной характеристики.
3.2.5. Получите переходную характеристику RC-цепи дифференцирующего типа из элементов R6 и C6 модуля №4. С чем связано ее изменение по сравнению с характеристикой предыдущей цепи? Как будет выглядеть ее АЧХ и ФЧХ?