3.2. Изучение rc-цепи дифференцирующего типа (фильтр верхних частот)
3.2.1. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики
3.2.1.1. Соберите из элементов R6 и C5 (модуль № 4) RC-цепь дифференцирующего типа (рис. 3.3) и снимите ее АЧХ.
И
змерения
АЧХ и ФЧХ проводите на частотах, указных
в табл. 3.2, в которую также занесите
результаты измерений.
Таблица 3.2
АЧХ и ФЧХ RC-цепи интегрирующего типа
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.2.1.2. Постройте АЧХ и определите из графика частоту среза ƒС, по которой найдите постоянную времени цепи τ. Сравните полученное значение τ с расчетным значением: τРАСЧ = R2 × C1.
3.2.1.3. Снимите ФЧХ этой же RC-цепи.
3.2.1.4. Постройте ФЧХ и определите по ней постоянную времени цепи τ. Сравните ее с постоянной времени, ранее полученной из АЧХ.
3.2.1.5. Получите переходную характеристику исследуемой цепи. Для этого переключите генератор низкой частоты в режим формирования прямоугольных импульсов. Зарисуйте переходную характеристику и из нее определите постоянную времени цепи. Сравните значение постоянной времени τ с результатами, полученными из АЧХ и ФЧХ.
3.2.2. Влияние постоянной времени цепи дифференцирующего типа на ее полосу пропускания
3.2.2.1. Рассчитайте постоянную времени RC-цепи дифференцирующего типа с частотой среза ƒС = 3 кГц и значения сопротивления резистора и емкости конденсатора этой цепи, используя выражения fC=1/2πτ, τ = RC.
3.2.2.2. Запустите программу Electronics Workbench. Соберите схему, представленную на рис. 3.4, и сохраните ее под именем dif_c.ewb. Установите полученные в п. 3.2.2.1 значения сопротивления резистора R и емкости конденсатора C.
3.2.2.3. Установите генератор испытательных сигналов в режим формирования гармонического сигнала с частотой, равной частоте среза ƒС, и амплитудой Um = 1 В. Получите осциллограммы входного и выходного сигналов исследуемой цепи и определите по ним коэффициент передачи К(fC) и фазовый сдвиг ∆φК(fС) исследуемой цепи на частоте среза ƒС.
3.2.2.4. Установите линейные шкалы по осям Y (VERTICAL) и Х (HORIZONTAL) измерителя АЧХ–ФЧХ и получите АЧХ и ФЧХ исследуемой RC-цепи. Определите по АЧХ частоту среза ƒС и по ФЧХ фазовый сдвиг ∆φВИ исследуемой цепи на этой частоте. Сравните полученные результаты с результатами п. 3.1.2.3.
3.2.2.5. Повторите п. 3.2.2.4 для случая линейной шкалы по оси Y и логарифмической шкалы по оси Х измерителя АЧХ–ФЧХ.
3.2.2.6. Рассчитайте постоянную времени RC-цепи дифференцирующего типа с частотой среза ƒС = 6 кГц и значения сопротивления резистора и емкости конденсатора этой цепи. Повторите п. 3.2.2.3–3.2.2.5.
3.2.2.7. На основании результатов, полученных в п. 3.2.2.1–3.2.2.6, сделайте вывод о влиянии постоянной времени RC-цепи дифференцирующего типа на ее полосу пропускания.