МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ДИФЕРЕНЦІЮЮЧИХ І ІНТЕГРУЮЧИХ ЛАНОК
ІНСТРУКЦІЯ
до лабораторної роботи №1
з дисципліни
"ЕЛЕМЕНТИ ДИСКРЕТНИХ ПРИСТРОЇВ АВТОМАТИКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ"
для студентів базового напрямку 050201’Системна інженерія’
Затверджено
на засіданні кафедри
автоматики та телемеханіки
Протокол № 5 від
Львів - 2009
Дослідження роботи диференціюючих і інтегруючих ланок з дисципліни "Елементи дискретних пристроїв автоматики та обчислювальної техніки" для студентів базового напрямку 050201’Системна інженерія’ усіх форм навчання / Укл. О.С.Вітер, Р.В. Проць – Львів: НУ(ЛП(, 2009, 10с.
Укладачі: О.С.Вітер, канд. техн. наук, доц.,
Р.В. Проць, канд. техн. наук, доц..
Відповідальний за випуск: І.М.Ковела, к.т.н., доц.
Рецензенти: З.Р.Мичуда, проф.
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 мало б місце ідеальне диференціювання, так як струм в схемі є похідною напруги. Звичайно на виході необхідно отримати не струм, а напругу, пропорційну похідній вхідної. Тому на виході схеми необхідно включити активний опір R. Це приводить до неточності диференціювання. З виразу
, (2)
видно, що вихідна напруга буде пропорційна похідній вхідної напруги тільки при умові
(. (3)
Диференціювання буде тим точнішим, чим меншою буде у порівнянні з . Це можна досягнути двома шляхами – зменшуючи R чи зменшуючи 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. Форма імпульсів на виході диференціюючого кола, яка показана на рис. 1б, має місце лише при ідеальних умовах: нескінчено малій тривалості фронтів вхідних імпульсів і нульовому опорі генератора вхідної напруги. Вплив параметрів 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 лінійний чотириполюсник, у якого вихідна напруга пропорційна інтегралу вхідної:
. (4)
Найпростіша інтегруюча ланка наведена на рис. 2а. Напруга на виході цієї ланки описується рівнянням
, (5)
тобто, при виконанні умови
(, (6)
коло, що розглядається, є інтегруючим.
Використовуються інтегруючі ланки для:
одержання напруг і струмів, що лінійно змінюються;
селекції імпульсів за тривалістю;
виконання математичної операції інтегрування;
формування імпульсів більшої тривалості з коротких імпульсів.
Процес інтегрування починається з появи на вході кола прямокутного імпульсу. При цьому починається процес заряду конденсатора C через резистор R. Так як опір резистора R великий, то конденсатор C заряджається повільно. Після закінчення вхідного імпульсу цей конденсатор повільно розряджається через резистор R. За час паузи...
