МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ДИФЕРЕНЦІЮЮЧИХ І ІНТЕГРУЮЧИХ ЛАНОК
ІНСТРУКЦІЯ
до лабораторної роботи №1
з курсу
"ЕЛЕМЕНТИ ДИСКРЕТНИХ ПРИСТРОЇВ АВТОМАТИКИ"
для студентів спеціальності 7.091401
"Системи управління і автоматики"
усіх форм навчання
Затверджено
на засіданні кафедри
захист інформації
Протокол № від
Львів - 2009
Дослідження роботи диференціюючих і інтегруючих ланок з курсу "Елементи дискретних пристроїв автоматики" для студентів спеціальності “Системи управління і автоматики” усіх форм навчання / Укл. Р.Д.Баран, В.Б.Дудикевич, В.М.Максимович – Львів: НУ(ЛП(, 2009, 10с.
Укладачі: Р.Д.Баран, канд. техн. наук, доц.,
В.Б.Дудикевич, докт. техн. наук, проф.,
В.М.Максимович, докт. техн. наук, проф..
Відповідальний за випуск: І.М.Ковела, к.т.н., доц.
Рецензенти: Л.В.Мороз, З.М.Стрілецький кандидати техн. наук, доценти
1. МЕТА РОБОТИ
Метою роботи є ознайомлення з практичними схемами диференціюючих і інтегруючих ланок, вивчення впливу параметрів вхідних сигналів і параметрів ланок на параметри вихідних сигналів.
2. ТЕОРЕТИЧНИЙ ВСТУП
Диференціюючою ланкою називають лінійний чотириполюсник, вихідна напруга якого пропорційна похідній вхідної напруги:
,
де - коефіцієнт пропорційності.
Диференціювання базується на використанні залежності між струмом і напругою на ємності (чи індуктивності), що має наступний вигляд:
чи (1)
Найбільш часто на практиці використовується найпростіша ланка, що складається з двох елементів R і C (рис. 1а). Якщо б в цій схемі не існувало опора R, то струм визначався простим співвідношенням
,
тобто мало б місце ідеальне диференціювання, так як струм в схемі є похідною напруги. Однак звичайно на виході необхідно отримати не струм, а напругу, пропорційну похідній вхідної. Тому на виході схеми необхідно включити активний опір R, оскільки
.
Але в цьому випадку не дорівнює , тому, що є ще падіння напруги на опорі R. Це приводить до неточності диференціювання. З виразу
, (2)
видно, що вихідна напруга буде пропорційна похідній вхідної напруги при умові
(. (3)
Для випадку вхідної напруги синусоїдальної форми з частотою (, умова (3) виконується, якщо активний опір вибрано малим у порівнянні з ємністю :
(, (, (4)
тобто ланка буде диференціюючою, якщо постійна часу кола вибрана в багато раз меншою періоду вхідного сигналу.
При несинусоїдальній формі , умова (3) виконується при RC(1/, де - частота з найвищою складовою, що грає суттєву роль в спектрі розкладення вхідного сигналу в ряд Фурьє. Як було сказано вище диференціювання буде тим точнішим, чим меншою буде у порівнянні з . Це можна досягнути двома шляхами – зменшуючи R чи зменшуючи С, так як ємнісний опір для будь-якої гармоніки збільшується зі зменшенням С. Однак, при RC(0 прямує до нуля і вихідна напруга.
На практиці часто використовують RC ланки, для яких нерівність RC( не виконується, тобто для яких постійна часу RC близька за значенням з тривалістю вхідних імпульсів.
При невеликій постійній часу, тобто при RC = 0,3 ( 0,4 , можна рахувати, що за час дії вхідного імпульсу конденсатор C встигає практично повністю зарядитись до напруги , тоді на виході ми одержимо два різнополярних імпульси, які за амплітудою є рівними амплітуді вхідного імпульсу Слід також відзначити, що форма імпульсів на виході диференціюючого кола, яка показана на рис. 1б, має місце лише при ідеальних умовах: нескінчено малій тривалості фронтів вхідних імпульсів, нульовому опорі генератора вхідної напруги і відсутності паразитних ємностей . Вплив параметрів і зводиться в основному до зменшення амплітуди і збільшення тривалості вихідних імпульсів, тобто до погіршення їх форми.
Диференціюючі ланки використовуються:
для отримання електричним шляхом математичної похідної заданої функції;
для укорочення тривалості імпульсів, для створення запускаючих імпульсів;
для селекції імпульсів за тривалістю і для інших цілей.
Інтегруючою ланкою називається лін...
