Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ДОСЛІДЖЕННЯ РОБОТИ ДИФЕРЕНЦІЮЮЧИХ І ІНТЕГРУЮЧИХ ЛАНОК
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Системи управління і автоматики
Кафедра:
Захист інформації
Інформація про роботу
Рік:
2009
Тип роботи:
Інструкція до лабораторної роботи
Предмет:
Елементи дискретних пристроїв автоматики
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
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 лінійний чотириполюсник, у якого вихідна напруга пропорційна інтегралу вхідної:
. (5)
Найпростіша інтегруюча ланка наведена на рис. 2а. Напруга на виході цієї ланки описується рівнянням
, (6)
тобто, при виконанні умови
(, (7)
коло, що розглядається, є інтегруючим.
Для гармонічного сигналу з частотою ( умова (7) може бути представлена у вигляді
(R чи RC(,
тобто для отримання на виході RC кола сигналу пропорційного інтегралу вхідної напруги, постійна часу кола повинна вибиратись достатньо великою у порівнянні з періодом Т вхідного сигналу.
Використовуються інтегруючі ланки для одержання напруг і струмів, що лінійно змінюються, для селекції імпульсів за тривалістю, для виконання математичної операції інтегрування, а також для 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 між імпульсами конденсатор розряджається незначно і кожний черговий імпульс підзаряджує його. Напруга на виході ланки збільшується (рис. 2б).
3. ОПИС ЛАБОРАТОРНОЇ УСТАНОВКИ
Робота по дослідженню диференціюючих і інтегруючих ланок виконується на спеціальному стенді, де встановлені наступні прилади:
1. Лабораторний макет.
2. Набір провідників для комутації схем.
3. Генератор прямокутних імпульсів.
4. Осцилограф.
4. МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
Дослідження електричних кіл, що вивчаються в даній роботі, виконується почергово. Спочатку досліджується диференціююче коло, а потім інтегруюче.
Вихідні імпульси диференціюючої ланки, що спостерігаються на екрані осцилографа, слід зарисувати на міліметрівці, дотримуючись одного масштабу так, щоб можна було порівняти їх і, таким чином, проаналізувати вплив параметрів схеми на форму і параметри вихідних імпульсів.
Слід звернути увагу на те, що від’ємні імпульси на виході диференціюючого кола можуть відрізнятись від додатних як за амплітудою, так і за тривалістю. Відомо, що це є наслідком різної величини струмів заряду і розряду конденсатора C в результаті неоднакових параметрів кіл заряду і розряду. В такому випадку в процесі роботи слід проаналізувати, які елементи схеми викликають відмінності в параметрах імпульсів.
При дослідженні інтегруючих ланок спочатку необхідно зібрати ці кола з найбільшими значеннями R і C, а потім, зменшуючи їх, спостерігати вихідну напругу.
5. ПОРЯДОК ВИКОНАНННЯ РОБОТИ
5.1. Дослідження диференціюючої ланки.
1. Ознайомитись з робочим місцем і приладами.
2. Скласти структурну схему дослідження.
3. Зібрати схему диференціюючої ланки.
4. Зібрати схему досліджень і дати викладачу перевірити її.
5. Здійснити попереднє дослідження схеми. Для цього, включивши генератор і осцилограф в мережу, подати на вхід осцилографа імпульси з виходу генератора при відключеному RC-колі. Отримати стійке зображення імпульсів на екрані осцилографа. Зарисувати осцилограму імпульсів і виміряти їх параметри - амплітуду і тривалість.
6. Підключити RC-коло до виходу генератора імпульсів. Одержати на екрані осцилографа зображення вхідних імпульсів і порівняти їх з імпульсами, одержаними в п. 5. Проаналізувати вплив навантаження на параметри імпульсів генератора.
7. Зарисувати імпульси на вході диференціюючої ланки. Виміряти їх параметри. Результати вимірів записати в табл. 1.
8. Підключити осцилограф до виходу диференціюючої ланки. Отримати на екрані осцилографа стійке зображення вихідних імпульсів, зарисувати їх осцилограму і заміряти параметри. Дані вимірювань записати в табл. 1.
9. Змінюючи величину опору R переключенням перемикача в різні положення, виконати те ж, що й в п. 8. Те саме повторити для іншого значення ємності C.
10. Збільшити масштаб розгортки і розтягнути на екрані осцилографа фронт вихідного імпульсу. Порівняти реальний імпульс з ідеальним.
11. Виключити генератор і відключити від його виходу диференціюючу ланку.
12. За даними значеннями R і C провести розрахунок тривалості імпульсів, і порівняти їх з отриманими експериментальними даними.
5.2. Дослідження інтегруючої ланки.
1. Зібрати інтегруючу ланку.
2. Вхідні клеми зібраної ланки підключити до виходу генератора імпульсів, а вихідні до виходу осцилографа.
3. Включити генератор і осцилограф і отримати на екрані стійке зображення вихідної напруги, Тривалість вхідного імпульсу встановити біля 1 мксек.
4. Зарисувати отриману осцилограму.
5. Змінюючи величину ємності, почергово змінювати постійну часу кола і виконати те ж, що й в п. 3 і 4. Виконати те саме і для другого значення R.
6. Виключити прилади і розібрати схему.
6. КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1. Нарисувати електричну схему диференціюючої ланки і пояснити фізичні процеси в ній.
2. Написати умову, при якій RC-ланка буде диференціюючою.
3. Як потрібно змінити параметри RC-кола для отримання більш точного диференціювання?
4.Нарисувати графіки імпульсів на виході диференціюючої ланки при подачі на її вхід прямокутних імпульсів.
5. Нарисувати електричну схему інтегруючої ланки і пояснити фізичні процеси і ній.
6. Як потрібно вибрати параметри R і C, щоб ланка була інтегруючою.?
7. Нарисувати графіки імпульсів на виході інтегруючої ланки при подачі на її вхід прямокутних імпульсів.
8. Де використовуються диференціюючі і інтегруючі ланки?
9. Як визначити тривалість імпульсів на виході диференціюючої ланки?
4. ВКАЗІВКИ ДО ЗВІТУ
Звіт повинен містити.
1. Назву і мету роботи.
2. Технічне завдання.
3. Електричні схеми кіл, що досліджуються.
4. Структурну схему досліджень.
5. Осцилограми вхідних і вихідних імпульсів.
6. Розрахунок постійних часу і параметрів імпульсів на виході диференціюючих ланок.
7. Короткі висновки до роботи.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Гольденберг Л.М. Импульсные и цифровые устройства. Учебник для вузов. М., Связь, 1973.
2. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч. 1. Электронные устройства информационной автоматики: Учебник/ Под общ. ред. А.А.Краснопрошеной.-К.: Выща шк. Головное изд-во, 1989.
Навчальне видання
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
Укладачі: Роман Дмитрович Баран
Валерій Богданович Дудикевич Володимир Миколайович Максимович
Редактор
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора