Сызықтық электр тізбектерді зерттеу (пассивті төртполюстік)

 

 

    Л.Н. Гумилев атындағы  Еуразиялық ұлттық университеті

 

               

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                      

                                                                                                                       

 

 

  №2. Зертханалық жұмыс

 

Сызықтық электр тізбектерді зерттеу

(пассивті төртполюстік)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                   Астана – 2010ж.

 

 

Құрастырушы: Мұқан Ж.Б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

№2 Лабораторилық жұмыс. 4 – сағат.

 

Сызықтық электр тізбектерді  зерттеу

(пассивті төртполюстік)

 

 Жұмыстың мақсаты

RC, RL – тізбектерден синусоидал және импульсті сигналдардың тарауын қарастыру, сонымен қатар сигналды бұрмаламайтын тізбектерді есептеп шығару. Өлшеу аспаптармен танысу, өлшеу жұмыстарына дағдылану.

 

Сигнал бір жерде пайда болып (сигнал көзі), екінші жерге (қабылдағышқа) жеткізу үшін көптеген электр тізбектері қолданылады. Тізбектердің ең қарапайым түрлері резистор, конденсатор және индуктивтік элементтерден құрастырылады, мысалға кернеу бөлгіші, дифференциалдайтын және интегралдайтын RC, RL – тізбектер. Көбінде мұндай тізбектер кернеулерді өткізу үшін пайдаланады. Сондықтан, бұл тізбектердің негізгі параметрлері кернеу беру (беріліс) коэффициенті болып табылады. Екі кірісі және екі шығысы болатын тізбектерді төртполюстік деп атайды (2.1.Сурет).

  

       

            2.1. Сурет.

 

Кернеу беріліс коэффициенті K = U_шығ / U_кір - тізбектің маңызды сипаттамасы, өйткені шығыс кернеуі белгілі кіріс кернеу арқылы анықталады.

Төртполюстіктің кіріс кедергісі  сигнал көзінің ішкі кедергісіне  айтарлықтай әсер бермеу керек және шығыс кедергісі қабылдағыштың (жүкткменің) кіріс кедергісін шунттамау (әсер бермеу) керек. Тізбектерде реактивті элементтер (C, L) болғандықтан, параметрлері жиілікке тәуелді болады. Сондықтан, күрделі импульстік (үздікті кернеу) сигнал мұндай тізбектерде бұрмаланып шығады. Себебі импульс құрамы - гармоникалардың (әртүрлі жиіліктегі синусоидалды кернеулердің) суммасы болып табылады. Екіншіден, реактивті элемент өз бойына энергия жинақтап оны тез арада өзгерте алмайды. Импульс бітісімен жинақталған энергияны қайта кернеу көзіне қайтару керек. Яғни бір қалыпты күйінен екінші қалыпты күйіне келуіне біраз уақытты қажет етеді. Осы өтпелі процеске кететін уақыт іс жүзінде  Т_өт = 3t. Мұндағы t = RC = L/R – уақыт тұрақтысы. Өлшем бірлігі – секунд: 1Ом Ф =1Ом А с В^-1 = 1с, немесе 1Гн/Ом = 1с. Өтпелі процеске байланысты импульс бұрмалануы оның ұзақтығымен уақыт тұрақтысының қатынастарына тәуелді.

Ал егер төртполюстікке синусоидалды кернеу (үздіксіз кернеу) жіберілсе, онда тізбекте қалыпты күйі орнығады, яғни ток пен кернеу белгілі бір мәнде тұрақтандырылады және фаза ығысуы пайда болады.

 

 Кернеу бөлгіші

Жұмыс мақсаты:Кернеу бөлгіштің сипаттамаларын анықтау, кернеу беріліс коэффициентін осциллограф көмегімен өлшеуді үйреніп-білу.

 

Жалпы, айнымалы электр шамалары (кернеу, ток, ЭҚК) лездік максималды және әсерлі мәндерімен сипатталады. Кез-келген уақыттағы болатын электр шаманы лездік мәні деп атайды. Лездік шама құбылмалы, яғни уақытқа байланысты. Гармоникалық тербелістерде лездік ток пен кернеу мәндері мына өрнектермен көрсетіледі:

I = I_mcos(wt+

i);  u = U_mcos(wt+ ).

Период аралығындағы лездік шамалардың ең үлкен мәндерін максималды (амплитудалық) мәні деп атайды. Амплитудалық мәні уақытқа тәуелді емес. Период бойынша тұрақты және айнымалы ток (кернеу, ЭҚК) әсерінен жүктемеде бөлінетін энергия бірдей болса, онда тұрақты токтың мәнін айнымалы токтың әсерлі мәні деп атаймыз. Резисторда тұрақты токтың жылулық әсері Джоуль-Ленц заңымен анықталады: Q = I²rT. Сол Т уақыт ара- лығында айнымалы токта резисторда дәл соншама жылу мөлшерін таратса: Q = , онда осы екі теңдіктерді бір-біріне теңестіреміз: I²rT  = , яғни әсерлі мәні айнымалы токтың квадраттарының период бойынша орташа мәні болып табылады. Егер синусоидалды токты қарастырсақ, онда

I         I=

          (2.1)

 

Айнымалы токтың әсерлі мәні – тұрақты шама. Синусоидалды сигнал үшін әсерлі мәні мен амплитудалық мәндерінің қатынасы: U/U_m = 0,707. Амплитудалық (U_m), әсерлі (U) және құлашты (U_p) мәндері бір-біріне байланыс- ты және пропорционал: U_m:U_p:U = 1:2:0,707.

Кернеу бөлгіші – кіріс кернеуді шығысына n есе бөліп (кішірейтіп) беретін тізбек. Беріліс К және бөлу n коэффициенті бір-біріне байланысты: К =1/n. Г – тәріздес төртполюстіктің (2.2. Сурет) беріліс коэффициентін есептеп шығарайық (жүктеме қосылмаған жағдайда). Тізбектегі ток тең: I=U_кір/(R₁+R₂), шығысындағы кернеу U_шығ=R₂I=U_кірR₂/(R₁+R₂). Беріліс коэфиценті:

К=U_шығ /U_кір =R₂ /(R₁ +R₂ )                   (2.2)

 

 

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Сурет. Резистивті кернеу  бөлгіші.

 

Бұл қатынастар дұрыс орындалу үшін мына шарттар орындалу керек:

 

R₁ +R₂ R_г; R_ж R₂                                                                       (2.3)

 

Неғұрлым бұл теңсіздіктер көбірек болса (мысалға 10 еседей), солғұрлым (2.2) теңдіктер дәлірек орындалады. Яғни тізбектің кіріс кедергісі сигнал көзін шунттамай (әсер етпей) және шығыс кедергісі жүктеме кедергісін R_ж шунттамайтындай болады.

Жоғарғы жиіліктегі (10⁶ – 10⁷)Гц сигналдың беріліс коэффициенті төмен- дей түседі, себебі нақты тізбекте, оның кіріс, шығыс шықпаларында және әрбір элементтерінде зиянды сыйымдылықтар пайда болады. Сондықтан, жоғарғы жиілікте зиянды сыйымдылықты ескере келе кернеу бөлгіштің схемасын мына түрде келтіру керек (2.3):

 

 

 

 

 

                            

 

2. Сурет. Жоғарғы жиіліктегі бөлгіштің реалды схемасы.

 

Мұндай бөлгіштің бөлу коэффициенті n = (R₁+Z₂)/Z₂ .

Мұндағы Z₂ = параллельді қосылған R₂ мен сыйымдылық кедергісі Х_С.  Тізбекке импульс берілгенде, оның әртүрлі гармоника құраушылары әртүрлі тарап, шығысында, жоғарыда айтылғандай, импульс бұрмаланып шығады. Беріліс коэффициенті жоғарғы жиіліктегі гармоника құраушыларына төмендеу болғандықтан, импульстің алдыңғы және артқы шебі (фронты) t_ф1, t_ф2 (2.4. Сурет) бұрмаланып шығады. Мұндағы t_ф1 2,2R₂C_з , яғни өтпелі процестің ұзақтығын білдіреді.

 

                        U_Кір

 

 

                                                                     U_m       t

        U_Шығ

 

                             КU_m     t

                             

                                                 t_ф1           t_ф2                  

 

3. Сурет. Реалды бөлгіштегі кіріс және шығыс сигналдардың түрлері.

 

Сигналдың әр гармоникалық құраушысына кернеу беріліс коэффициенті бірдей болу үшін аттенюатор схемасын қолдану керек (2.5. Сурет):

                     R₁ 

                                 R_г 

                                               С_к

  U_Кір           R₂ С_з           U_Шығ     R_ж 

                       е_г 

 

 

 

4. Сурет. Аттенюатор схемасы.

 

Суреттегі С_к сыйымдылығы - айнымалы (подстроечная), оны өзгерте отыра мына теңдіктің R₁C_k = R₂C_з орындалуын көздейміз. Сонда ғана кернеу беріліс коэффициенті жиілікке тәуелді болмайды: K_u = R₂/(R₁+R₂), яғни бөлгіштің екі иінінің уақыт тұрақтысы бірдей болу керек. Мұндай бұрмаламайтын бөлгіш осциллографтың кірісінде орнықтырылған.

 

         Дифференциалдайтын және интегралдайтын тізбектер

 

Жұмыс мақсаты: Бір ғана реактивті элементі болатын қарапайым тізбектің амплитуда-жиілік (АЖС) және фаза-жиілік (ФЖС) сипаттамаларын зерттеу, кіріс және шығыс өтпелі сипаттамаларын анықтау. Сонымен қатар, амалдық күшейткішке негізделген дифференциатор және интегратор схемаларын қарастыру.

Күшейткіш каскадтардың арсын көп  жағдайда айырғыш С_а конденсатор және резистор көмегімен байланыстырады (2.6. Сурет):

 

 

 

 

 

                                                С_р 

   

                                           U_Кір               R           U_Шығ

           

     

 

   2.6. Сурет. Өтпелі  RC-тізбек.

 

Өтпелі тізбектер бір каскадтан  екіншісіне сигналдың формасын және амплитудасын өзгертпей өткізіп, ал тұрақты кернеу құраушысын өткізбейтіндей болу керек. Егер тізбекке жиілігі w синусоидалды кернеу берілсе, онда комплексті беріліс коэффициенті тең болады:

K_u=

= jwC_aR_c/(1+jwC_aR_c)=                             (2.4)

       Оның модулі       K_u = 1/

Бұл өрнекте көрсетілгендей орташа және жоғарғы жиіліктерде K_u®1, ал төменгі жиіліктерде беріліс К коэффициенті бірден кем болып тұрады. Өтпелі тізбектің активті кедергісі сигнал көзінің шығысына және жүктемеге әсерін тигізбеу керек, яғни     R_г<<R_c<<R_ж                                             (2.5)

орындалу керек.

Сыйымдылықтағы кернеу түсуі аз болу қажет, яғни сигнал шығынсыз жүктемеге жету керек. Ол үшін мына теңсіздік орындалу керек:                                                       1/wС_а<<R_c                                                            (2.6)

       Неғұрлым осы екі теңсіздіктер көбірек болса, солғұрлым беріліс К коэффициенті бірге жуықтау болады, яғни тізбек идеалды өтпелі тізбекке жақындай түседі.

Суретте келтірілген  тізбекті дифференциалдайтын тізбек ретінде пайдалануға болады. Шартты түрде R мен C элементтерінің номиналдарын (параметрлерін) тиісті мөлшерінде таңдап алып, R кедергісінде бөлінген U_Шығ кернеуі кіріс U_Кір кернеуінің туындысына пропорционалды етуге болады. Егер тізбектің параметрлеріне сай мына теңсіздік wRC<<1 орындалса, (2.4) формуласынан шығарамыз: U_Шығ=jwRCU_Кір. Бұдан jwU _Кір = U _Шығ /RC. Ал U_Кір кернеуін комплексті түрінде жазып, яғни U_Кір=U₀e^jwt, және оның туындысын тауып, мына формулаға тоқталамыз: jwU₀e^jwt = jwU_Кір = U_Шығ/RC. Бұдан

                  U_Шығ = RC

                                                   (2.7)

Яғни wRC<<1 шарты орындалса, шығыс кернеуі кіріс кернеуінің туындысына пропорционал болады. Кірісіне гармониялық сигнал берілсе, онда шығыс кернеуінің амплитудасы төмендеп фаза ығысуы 90⁰ болып түрады. 2.6. суреттегі тізбекке гармониялық сигнал берілсе, онда радиотехникада көбінде мұндай тізбек дифференциалдамай тұрақты ток құраушысын өткізбей айнымалы сигналды өткізу үшін қолданылады. Бұл жағдайда уақыт тұрақтысы t=RC=/w үлкен болу қажет. Ал импульстік техникада қысқа импульсті шығару үшін уақыт тұрақтысы керісінше аз болу керек.

Жоғарыда келтірілген  шарт бойынша уақыт тұрақтысы t=RC аз болу керек. Сол себептен әрине шығыс кернеуде кеми түседі, кіріс кернеуінен көп кіші: U_Шығ<<U _Кір. Шынында да 2.6. Суретке қарап, жазамыз

U_Шығ=iR=RC

(U _Кір-U _Шығ),

өйткені сыйымдылықтың тогы тең  i=C , бірақ ондағы кернеу Кирхгоф заңы бойынша тең U_с=U _Кір-U _Шығ. Ал шығыс кернеуі R элементінде бөлінеді; R болса шарт бойынша нолге ұмтылады, өйткені U_Шығ<<U _Кір. Яғни тізбек квазидифференциалдайтын болып шығады және қателігі үлкен. Бұдан шығаты- ны пассивті тізбектер дұрыс дифференциалдамайды деген сөз. Қателігін азайту үшін активті элементтерді пайдалану керек, мысалға амалдық күшейткішті (АК) қолдану.

 

Дифференциатор

                                            

 

 

 

 

 

2.7. Сурет. Амалдық күшейткішке  негізделген дифференциатор.

 

Өндірісте шығарылатын АК-ның сапасы өте жрғары, іс жүзінде идеалды күшейткіш деп есептеуге, яғни күшейту К коэффициенті > 10⁶, кіріс кедергісі >10⁷Ом, шығыс кедергісі нөлге жуық т.т. Сол себептен күшейткіштің тікелей кірісіндегі кернеу U₀=0, i_c=i_R деп ұйғарамыз. Сондықтан, U_c=U_Кір-U ₀=U _Кір,

U_Шығ=U _R. Нәтижесінде:

            I_c=C

; Uшығ=U_R=RC                  (2.8)

Бұл теңдік (2.7) теңдікке дәл келіп тұр. Сонымен, шығыс  кернеуі кіріс кернеуі- нің туындысына пропорционал болып тұр. Неғұрлым К  коэффициенті үлкен болса, солғұрлым U₀ аздау болып, кіріс U_Кір кернеу мен U_с кернеулерінің айыр- масы да азая түседі. Басқаша айтқанда, амалдық күшейткішке негізделген дифференциаторды конденсаторы С және резисторы R/K (ондағы бөлінген кер- неу К есе өскен) қарапайым дифференциалдайтын тізбекке пара-пар. Дифференциалдайтын тізбектер көптеген схемаларда қолданылады: импульстік техникада, генераторларда, активті сүзгіштерде, т.т.

Индуктивтік элементі бар схемаларда мына теңдікті пайдаланамыз:

U_Шығ=U_L=L

,

Бұдан тізбектің кірісіне кернеу емес ток беруіміз керек. Кернеу көзін  ток көзіне айналдыру үшін кернеу көзіне тізбектеп үлкен кедергіні тіркеу қажет R (2.8.Сурет).

 

 

 

 

 

 

                   

8. Сурет. Кірісіне кернеу берілген индуктивтік дифференциалдайтын схема.

 

 Дегенмен, мұндай тізбек те  квазидифференциалдайтын тізбек болып шығады, индуктивтік элементтегі кернеу өте аз болады. Сондықтан, дұрыстау дифференциалдау үшін пассивті тізбектін орнына активті тізбек пайдалынады.

 

Өтпелі RC-тізбектен импульстің бұрмаланып шығыуын қарастырайық. Егер электр тізбектің кірісіне кернеудің (токтың) бірлік тікбұрышты секірмесі берілсе, онда шығысындағы кернеудің (токтың) уақыт бойынша өзгеруін h(t) деген тізбектің өтпелі сипаттамасы көрсетеді. Әдетте өтпелі сипаттамасын операторлық әдіспен және операторлық беріліс коэффициенті K(p) арқылы шығарылады. Өтпелі RC- тізбек үшін: K(p)=pRC/(1+pRC), H(p)=1/(p+1/RC). h(p) –өтпелі сипаттамасы H(p) операторлық өтпелі сипаттамасының түпнұсқасы (оригиналы) болып табылады., яғни h(p)=e^-t/RC. Егер тізбекке секірме кернеудің орнына амплитудасы U_m ұзақтығы t_u  тікбұрышты сигнал берілсе, онда шығыс U₂(t) сигналы екі экспонентаның айырмасына тең болады Және де екінші экспонента біріншісінен t_u уақыт аралығындай кешінкірей келеді (2.9. Сурет).

 

U₂(t)= U_m· e^{-t / (RC)}- U_m· e^{-(t- tu )/ (RC)}

 

                                        U_кір, U_шығ

 

                           +U_m

                                                                         ∆U_m

 

 

 

 

                            -U_m

 

9. .Сурет. Өтпелі тізбектен шыққан сигнал. 1- кірістегі сигнал, 2 – шығыс сигналы, 3 – бірінші экспонента, 4 – екінші экспонента құраушысы.

2.9. Сурет көрсететіндей  тізбектегі тікбұрышты импульстің  бұрмалануы  U_m шамасындай импульс төбесінің түсуі болады және дәл сол шамасына теріс жағына түсіп тұрады. Төбесінің түсуі әдетте салыстырмалы шамамен беріледі: U_m/U_m 100%. салыстырмалы төбе түсуі импульс ұзақтығына тәуелді екені суреттен көрінеді. =t_u/RC болатының дәлелдеуге болады. Өтпелі тізбектің бұрмалауын қашанда нөлге ұмтылатының қалаймыз. Сондықтан, оның уақыт тұрақтысы тікбұрышты импульстің ұзақтығынан анағұрлым көп болып тұруы шарт: t = RC>>t_u. Егер қарастырылатын RC – тізбектің уақыт тұрақтысы импульс ұзақтығынан кіші болса, онда = 100% жетеді. Бұл импульс ұзақтығы біткенше конденсатор толығымен зарядталып өтпелі процестің аяқталғанын көрсетеді. 2.10. Суретте шығыс импульстері көрсетілген.

                                  U_кір

 

 

                                                                                   t

           Uс

 

                                      t

                    

                                            UR

 

                                   t 

 

 

2.10. Сурет. Дифференциалдайтын  тізбектегі әр элементтің импульс  шығаруы.

 

Импулсьті техникада қысқа импулсьтерді құру үшін дифференциалды  RC- тізбектер қолданылады. Бұл жағдайда тізбектің уақыт тұрақтысы импульс ұзақтығынан көп кіші болу керек. Егер тізбектің кірісінде кернеу белгілі бір жылдамдық пен өзгеріп тұрғанда ғана шығысында импульс пайда болады, яғни U_Шығ= , сонда мұны дифференциалдайтын тізбек деп атайды. 2.10. Суретте тізбектің кірісінде импульстің дәл шапшаң өзгеру мезетінде ғана активті R кедергісінде қысқа (шолақ) импульстер пайда болатыны көрініп тұр. Кірісіндегі сигналдың ұлғайған күйінде шығысына оң таңбалы импульс, ал кіріс сигналы құлап (күрт кеміп) түскенде шығысында теріс импульс пайда болады. Шығысындағы импульстердің ұзақтығы тізбектің өтпелі процес уақытына тең. 3t уақыт аралығында өтпелі процес іс жүзінде бітетіндіктен, тізбектің шығысындағы импульс ұзақтығы t_{u Шығ} 3t -қа тең болады деп ұйғарамыз. Сонымен, мына теңсіздіктер:

t=RC<<t_u                             (2.9)

  R_Г<<R<<R_ж        (2.10)

орындалса , RC- тізбек дифференциалдайтын тізбек болып табылады.

Сонымен, мұндай дифференциалдайтын тізбек көмегімен ұзақтау тікбұрышты импульстен қысқа және өткір екі таңбалы импульс кесігін алатын боламыз. Бұл қысқа кесіктері импульстік техникада импульстік құрылғыларды итеру (запуск) үшін қажет.

 

3. Интегралдайтын RC-тізбек.

 

        2.11. Суретте  интегралдайтын  RC  және RL-тізбектер көрсетілген.   Бұл

жерде біз тек RC-тізбекті қарастырамыз. Тізбекке U_Кір=U₀e^jwt гармониялық сигнал жіберілсе, оның тогы тең: I=U_Кір/(R+1/jwC). Тізбектің шығысындағы (сыйымдылықтағы) кернеу тең:

U_Шығ=I

 

 

 

 

 

                                                 а)                                   б)

2.11. Сурет. а)- сыйымдылық  арқылы және б)- индуктивтік арқылы  құрастырылған интегралдайтын тізбектер.

 

Элементтердің тиісті мөлшерлеріне (номиналдарына) қарай мына теңдік орындалса wRC=wt>>1, онда жуықтап жазамыз: U_Шығ U_Кір/jw . Және мына теңдіктерді U_Кірdt= U_Кір/jw, U_Кір=jw U_Кірdt ескере отыра, шығыс кернеуді анықтаймыз:

                                          U_Шығ=

U_Кірdt                                              (2.11)

Яғни wRC=wt>>1  немесе RC=t>>T (T-период) шарттар орындалса, шығыс кернеуі кіріс кернеуінің интегралына пропорционал болғаны. Бірақ қателігі аз болу үшін шығыс кернеуі кіріс кернеуінен көп кем болу қажет, ол деген тек R®0 болғанда ғана мүмкін. Пассивті тізбектерде мұндай шартты орындау қиынның қиыны. Сонымен аз қателігімен дифференциалдау және интегралдау  үшін активті (күшейткіштер көмегімен) құрылғыларды пайдалану керек.

 

Амалдық күшейткішке(АК) негізделген  интегратор. Мұндай интегратор және оның сипаттамалары 2.11 суретінде көрсетілген. Суретте көрсетілгендей АК-интегратордың t уақыт тұрақтысы (1+K) есе пассивті тізбектікінен артып тұр, және шығыс кернеуі де сол еседей күшейтіліп тұр. Бұл деген интегралдау қателігі пассивті тізбектікінен көп кем болып тұрғанын білдіреді.

                                                                

 

 

 

 

 

 

               а)                                                                               б)

 

2.12. Сурет. а)- АК-ке  негізделген интегратор, б)- өтпелі  сипаттамалары.

                                                                   

Ұзындау импульстерді қалыптастыру үшін импульстік техникада ұлғайту – интегралдайтын  тізбектер қолданылады. Сонда реактивті шығысы бар RC- тізбекті пайдалануға болады (2.12 немесе 2.11 Суреттерді қараңыз).

                                                   а)                         б)

2.13. Сурет. Интегралдайтын RC- тізбектердің екі варианты.

 

2.13 б) суреті 2.13 а) суретіне  пара-пар, екеуіде интегралдайтын  тізбектер. Шығыс импульстің түрлері  және заңдары бірдей болып  жоғарыдағы барлық айтылған ой-түйіндер  бұл тізбекке де жарайтынын дәлелдеп көрсетуге болады.

                                           U_Кір

 

 

                                                                                               t

                                            UR

                      

                                                                                              t          

                     

                           

                                   Uc

 

                                                                  t

                          

                

2.14. Сурет. Интегралдайтын RC- тізбектің элементтерінде бөлініп шығатын импульс түрлері.

 

Егер тізбекке түсетін  импульс ұзақтығынан тізбектің  уақыт тұрақтысы мейлінше көп  болса: t=RC>t_u, шығыс импульстің ұзақтығы недәуір ұлғаяды (2.14. Суретті қараңыз). Бірақ бұл жағдайда шығыс импульстің амплитудасы бәсеңдейді. Оның мөлшері t_u мен t_u ар ақатыеасына тәуелді.

Шындығында, бұл тізбектің  операторлы беріліс коэффициенті: K(p)=1/(1+RC) екенін көрсетуге болады. Соған сәйкес тізбектін өтпелі сипаттамасы:

h(t) = (1 – e^-t/RC) – тең болады.

Егер тізбекке тікбұрышты сигнал түссе, онда

U_Шығ=U_c=U_m(1- e^-t/RC) – U_m(1 – e^-(t-t_u^)/RC)

Мұны 2.13 суреттен көруге болады. Неғұрлым t = t_u теңсіздік мейлінше көп болса, солғұрлым шығыс импульстің амплитудасы кішірек болады. t_u/t_u арақатынасына тәуелді болатыны 2.15 суретінде көрсетілген.

                                    U_m

                          ^1,0

 

       

      _0,2

                                        0

 

 

1- τ_н/t_u=0,1;   2- τ_н/t_u=0,2;    3- τ_н/t_u=1,0;     4- τ_н/t_u=5,0

 

2.15. Сурет. Тізбектің  уақыт тұрақтысымен импульс ұзақтығының  әртүрлі арақатынасындағы интегралдайтын  тізбектің шығысындағы сигнал  түрлері.

 

Сыйымдылықтан алынатын шығыс импульстің ұлғаю уақытысы (маңдайшысының ұлғаюы) кіріс t_u импульстің ұзақтығына тең болады. Ал жалпы шығыс импульстің ұзақтығы 3t болады деп ұйғарамыз. Сонда t_{u Шығ} t_{u Кір} +3t.  t_u>>t_u жағдайда t_{u Шығ} 3t. Сонымен, интегралдайтын тізбекте мынадай теңсіздітер орындалу керек:

                              

                                    τ_н = RC> t_u                          (2.12)

                           R_г<<R                                                                          (2.13)

                             R_н >> 1/wС.                                                                  (2.14)

 

2.16 суретінде тікбұрышты  импульстің дифференциалдайтын  және интегралдайтын тізбектерінде  уақыт тұрақтысы мен импульс ұзақтықтарының, олардың қатынастарына қарай бұрмалану түрлері көрсетілген. Яғни дифференциалдайтын тізбектің уақыт тұрақтысы үлкен, ал интегралдайтын тізбектікі аз болса, импульс бұрмаланбайды.

 

 

2.16. Сурет. Тікбұрышты импульс берілгендегі дифференциалдайтын және интегралдайтын тізбектердің шығыстарындағы бұрмаланған импульс түрлері.

Жұмыстық тапсырма

 

2.3.1. Жұмысқа қажетті аспаптар.

2.3.1.1. ЛКЭЛ Лабораториялық  комлекс

2.3.1.2. Универсал осциллограф  ОСУ-20

2.3.1.3. Көп функционалды генератор АКТОКОМ АН1001

2.3.1.4. Цифрлық вольтметр  В7— 58/2

2.3.1.5. Паяльник.

 

1. Кернеу бөлгішін зерттеу

 

1. Алдын ала оқытушы берген бөлу коэффициентіне сәйкес және (2.2), (2.3) теңсіздіктерді ескере отыра тізбектегі R₁ мен R₂ кедергілерін есептеп шығару. Ол үшін генератордың ішкі кедеогісін және осциллографтың кірістік кедергісін білу қажет. Оларды аспаптардың түсініктемелерінең алады.
2. Есептеп шығарған бөлгішті стендте немесе монтажды платоның үстінде құрастырыңыз.

2.3.2.3. Бөлгіштің кірісіне  синусоидалды сигнал жіберіңіз, оның U_Кір = const және амплитудалық құлашы (5 – 10) В болсын. Осциллограф көмегімен беріліс К коэффициентінің жиілік сипаттамасын түсіріңіз.

2.3.2.4. Бөлгішке генератордан  тікбұрышты сигнал жіберіңіз.  Кірісімен шығысындағы импульстердің түрлерін бақылап, суретін қағазға салып алыңыз. Ұзақтығын, амплитудасын, импульс маңдайшысының ұлғаю уақытысын және төбесінің түсуін өлшеп алыңыз. Өзгерістерін түсіндіріңіз.

 

2.3.3. Дифференциалдайтын RC- тізбекті зерттеу

 

2.3.3.1. ЛКЭЛ стендінде  немесе монтажды платоға оқытушы берілген номиналдары бойынша дифференциалдайтын RC- тізбегін құрастырыңыз.

2.3.3.2. Тізбектін кірісіне  синусоидалды сигнал жіберіңіз. U_Кір = const және амплитудалық құлашы (5 – 10) В болсын. Осциллограф көмегімен беріліс К коэффициентінің жиілік сипаттамасын түсіріңіз. Графигін қағазға тұрғызып, шекті f_шек жиілігін анықтаңыз. . 0,7 деңгейіндегі шекті жиілігінде активті және реактивті кедергілері бір-біріне тең болу керек.