Propósito del trabajo:

estudio de los procesos de paso de señales armónicas y señales de formas rectangulares a través de cadenas lineales, como una cadena de diferenciación e integración, circuitos vibracionales en serie y paralelo, transformador;

estudio de procesos transitorios en circuitos lineales;

obtención de la operación de habilidad con instrumentos de medición;

aprenda a realizar cálculos de cadenas de RCL utilizando un método simbólico;

procesamiento y análisis de los datos experimentales obtenidos.

Tareas:

medir las características de frecuencia de amplitud de siete cadenas lineales;

medir las características de frecuencia de la fase por encima de las cadenas lineales enumeradas;

obtenga y explore las características de transición de siete cadenas lineales;

1 cadenas lineales

En la electrónica, las cadenas eléctricas son un conjunto de elementos de circuito conectado, tales como resistencias, condensadores, inductores, diodos, transistores, amplificadores de operación, fuentes actuales, fuentes de voltaje y otros.

Los elementos de circuito están conectados con cableado o neumáticos impresos. Las cadenas eléctricas compuestas de elementos idealizados se clasifican para una serie de características:

Según las características de la energía:

activo (que contiene fuentes de alimentación);

cadenas pasivas (no contienen voltaje y fuentes (o);

En características topológicas:

planar (plano);

no planar;

ramificado;

no ramificado;

simple (simple, doble circuito);

complejo (multi-montado, multicolor);

Por el número de conclusiones externas:

dos polos;

cuatro polos;

multiusimes;

A partir de la frecuencia del campo de medición:

las cadenas con parámetros enfocados (en cadenas con parámetros de resistencia concentrada, solo una resistencia, con un condensador, solo un condensador, la inductancia solo la bobina de inductancia) tiene una inductancia;

cadenas con parámetros distribuidos (en circuitos con parámetros distribuidos, incluso los cables de conexión tienen un contenedor, conductividad e inductancia que se distribuyen a lo largo de su longitud; Tal enfoque a las cadenas en la región de las frecuencias de UltraHigh es la más característica);

Del tipo de elementos:

cadenas lineales si consisten en elementos idealizados lineales;

cadenas no lineales, si la cadena incluye al menos un elemento no lineal;

En este documento, se consideran cadenas pasivas consistidas en tres elementos de circuito. Elementos
- Llamados elementos de circuito idealizados. La corriente que fluye a través de tales elementos es una función lineal del voltaje aplicado:

para la resistencia
:
;

para condensador :
;

para la inductancia de la bobina :

Por lo tanto, cadenas consistentes en
se llaman elementos lineal.

Estrictamente hablando, en la práctica no todos
los elementos son lineales, pero en muchos casos, las desviaciones de la linealidad son pequeñas y el elemento real se puede tomar como un lineal idealizado. La resistencia activa se puede considerar como un elemento lineal solo si la corriente actual es tan pequeña que el calor liberado no conduce a un cambio notable en su resistencia. Se pueden expresar consideraciones similares en relación con la inductancia del inductor y el condensador. Si los parámetros
las cadenas permanecen sin cambios durante un tiempo en que se filtra el proceso eléctrico, dicen la cadena con parámetros constantes.

Dado que los procesos en circuitos lineales se describen mediante ecuaciones lineales, el principio de superposición es aplicable a ellos. Esto significa que el resultado de la acción en la cadena lineal de la señal de forma compleja se puede encontrar como la suma de los resultados de las acciones de las señales más sencillas, que se descompone por la fuente, la señal compleja.

Para analizar los circuitos lineales, se utilizan dos métodos: el método de las características de frecuencia y el método transitorio.

Ministerio de Educación y Ciencia de Rusia.

Institución educativa presupuestaria del Estado Federal de Educación Profesional Superior

"Universidad Estatal de Mordovia. N. P. OGAREVA "

Facultad de Tecnología Electrónica.

Departamento "Automatización"

M. V. IILYIN

con. con. Kapitonov

Autores-Compiladores: Jefe del Departamento de Automatización, Candó. tehn Ciencias, profesor asociado.departamentos "Automatización", candó. tehn Ciencias, profesor.departamentos "Automatización" , Profesor Asociado, Departamento de Automatización.

Pasaje de señales de varias formas a través de lineales. Rc-SPI: Taller de laboratorio / N. N. BESPALOV, M. V. IILYIN ,. - Saransk: Kovylk. Tipo., 2012. - 24 s.

ISBN ___________

Contiene información teórica y directrices para la ejecución del trabajo de laboratorio "el paso de señales de varias formas a través de lineal Rc-SPI "En el curso" Cadenas electrónicas y ingeniería de microcircuito ". Diseñado para estudiantes de capacitación "Electrónica y Nanoelectrónica", "Tecnologías de InfoComunicaciones y sistemas de comunicación", "Elecroeration y Ingeniería Eléctrica" \u200b\u200by "Instrumentación". Sin embargo, estos beneficios podrán usar estudiantes y otras especialidades asociadas con la ingeniería eléctrica, la electrónica y la ingeniería de radio.

Impreso por la decisión del Consejo Científico y Metodológico de la Universidad Estatal de Mordovia. Víspera.

UDC 621.391.3.011.71 (076)

BBK B534.

Prefacio

Este taller de laboratorio contiene una descripción del primer trabajo de laboratorio, que se lleva a cabo al estudiar por los estudiantes de formas diurnas y correspondientes de las cadenas de pulso en el marco del curso "Cadenas electrónicas y microcircuitros".

El objetivo principal de este trabajo es estudiar los procesos de transmisión de varias formas a través de Rc-SPI.

Dado que la implementación del trabajo de laboratorio en el curso estudiado, a menudo está delante de la presentación de la conferencia de las secciones pertinentes, las aplicaciones teóricas que pueden servir como tutoriales a las secciones relevantes del curso, así como las asignaciones de cursos y los cálculos de tipo, se introducen en La descripción del trabajo.

Sin embargo, el uso de una sola aplicación teórica es insuficiente para prepararse para el trabajo de laboratorio. Es necesario estudiar las secciones correspondientes en la literatura que se muestra al final de la recolección.

Al prepararse para el próximo trabajo, el estudiante está obligado a familiarizarse con la descripción del trabajo, el beneficio teórico indicado por la literatura, así como la realización de una tarea de liquidación preliminar.

El informe de trabajo debe contener los esquemas estudiados, realizados por la tarea de liquidación preliminar y los resultados obtenidos. El informe debe estar decorado cuidadosamente en las hojas de tamaño A4 estándar, y también está representado en forma electrónica.

El procedimiento para el paso de este trabajo de laboratorio es el siguiente.

1. Un grupo de estudiantes que comienzan a realizar trabajos de laboratorio deben ser instruidos por reglas generales de comportamiento en este laboratorio y de acuerdo con las regulaciones de seguridad, lo que se está registrando en la revista correspondiente con la pintura de cada estudiante.

2. Antes de la siguiente ocupación, cada estudiante le da un coloquio en el trabajo actual. Si el estudiante no está listo para el trabajo o no cumple con la tarea de liquidación preliminar, entonces no se le permite trabajar.

3. En la siguiente lección después de realizar el trabajo, el estudiante debe presentar el informe ejecutado sobre el trabajo realizado y proteger el trabajo.

Los estudiantes que no han defendido dos trabajan en el momento de la finalización del próximo trabajo, no se les permite ocupar. El registro de un informe sobre el trabajo es llevado a cabo por cada estudiante.

Todo el trabajo de laboratorio en el curso estudiado está diseñado para una lección de cuatro horas en la audiencia y capacitación doméstica de cuatro horas.

1 información teórica corta

Las cadenas lineales se llaman cadenas que consisten en un conjunto de elementos lineales, es decir, los elementos nominales de los cuales no dependen de la corriente que fluye o la tensión aplicada. Para todas las cadenas de línea, el principio de superposición es aplicable. Por ejemplo, los métodos basados \u200b\u200ben el uso de la integral de Duhamel, o los métodos de análisis de armónicos se pueden usar para describir los procesos en circuitos lineales. Considerado Rc-SPI se utilizan en muchos esquemas prácticos como convertidores funcionales. Dependiendo de la estructura y la proporción de los parámetros de los elementos. Rc-SPI se puede utilizar para diferenciar las señales de entrada (filtro de alta frecuencia) o integración (filtro de baja frecuencia).

Para analizar los procesos transitorios en circuitos de pulso, clásicos, operadores, métodos de frecuencia, así como el método integral de Duhamel (método de superposición).

Método clásico. Al calcular los procesos transitorios, este método se presenta en forma de una función. U.vk(t.), y la cadena RC estudiada se describe mediante una ecuación diferencial (DF), que establece la relación entre los voltajes de salida y de entrada, los parámetros de los elementos de esquema y la influencia externa. Al redactar DU, usar una serie de leyes y teoremas que determinan la relación entre voltajes y corrientes. Los principales son la ley de OMA, cambiando, Kirchhoff y el teorema en el generador equivalente.

En muchos casos, al analizar los procesos transitorios, el circuito equivalente del circuito en estudio describe el primer orden con un lado derecho constante:

dónde τ Tiempo-tiempo caracterizando la inercia de la cadena; x (t) - Magnitud de Asky (corriente, voltaje); Z.0 - Efecto perturbador externo.

La solución general de la ecuación (1) tiene la forma:

https://pandia.ru/text/78/069/1ages/image003_175.gif "ancho \u003d" 93 "altura \u003d" 29 src \u003d "\u003e,

dónde PERO- Integración permanente (ubicada a partir de las condiciones iniciales); r - la raíz de la ecuación característica https://pandia.ru/text/78/069/15/069/134.gif "ancho \u003d" 63 "altura \u003d" 48 src \u003d "\u003e.

Por lo tanto, la decisión general del DU (1) se registrará en la forma:

https://pandia.ru/text/78/069/15/06/069/114.gif "Ancho \u003d" 40 "altura \u003d" 20 "\u003e y, encontraremos:

https://pandia.ru/text/78/069/1GES/069/1GAGES/Image011_83.gif "Ancho \u003d" 123 "altura \u003d" 24 src \u003d "\u003e.

En consecuencia, la decisión del DU (1) se puede escribir como

https://pandia.ru/text/78/069/1ages/Image013_87.gif "ancho \u003d" 181 "altura \u003d" 60 src \u003d "\u003e. (3)

Para un circuito RC específico, se determina el coeficiente de transmisión del operador. K (p)Luego encuentra una imagen de la tensión de salida y la función. U.afuera(R) Determinar el original U.afuera(t.) Usando la transformación inversa de Laplace:

https://pandia.ru/text/78/069/15/069/110.gif "alt \u003d" * "ancho \u003d" 12 "altura \u003d" 23 src \u003d "\u003e está determinado por la fórmula:

https://pandia.ru/Text/78/069/1GAs/Image017_73.gif "Ancho \u003d" 248 "altura \u003d" 56 SRC \u003d "\u003e.

Si un denominador de imagen U.afuera(R)Él tiene junto con raíces simples r1, r2 …, rn root rmultiplicidad n + 1 a, es decir, imagen. U.afuera(r) Está escrito en forma de fracción:

https://pandia.ru/text/78/069/15/069/110.gif "alt \u003d" * "ancho \u003d" 12 "altura \u003d" 23 "\u003e será una función:

https://pandia.ru/text/78/069/15/069/110.gif "alt \u003d" * "ancho \u003d" 12 altura \u003d 23 "altura \u003d" 23 "\u003e Método de frecuencia. Al usar este método, la señal de entrada U.vk(t.) Basado en la transformación directa de Fourier, parece en forma de espectro de frecuencia U.vk(j.w.). Luego hay un complejo coeficiente de transmisión. PARA(j.w.) https://pandia.ru/text/78/069/1GES/069/1GES/Image020_61.gif "Ancho \u003d" 244 "altura \u003d" 60 src \u003d "\u003e.

https://pandia.ru/Text/78/069/15/0698_110.gif "alt \u003d" * "ancho \u003d" 12 "altura \u003d" 23 src \u003d "\u003e forma compleja. El voltaje de salida se encuentra a partir de la expresión:

https://pandia.ru/text/78/069/1ages/image022_36.jpg "ancho \u003d" 507 "altura \u003d" 353 src \u003d "\u003e

Figura 1 - Pasaje del estrés paso a paso Rc-cadena.

Se puede escribir la señal de entrada como

0 como t. < 0

U.vk(t.)= Um t. > 0.

Cuando se utiliza el método clásico, es necesario hacer un hecho. Rc-SPI. Según la segunda ley de Kirchhoff, puedes escribir:

U.afuera(t.) = U.c ( t.) + U.vk(t.). (4)

Cuando se aplica la señal de entrada a través de la capacidad. CON fluye corriente i.(t.) Y la tensión en la capacitancia https://pandia.ru/text/78/069/1ages/image025_52.gif "ancho \u003d" 237 "altura \u003d" 60 src \u003d "\u003e.

Teniendo en cuenta que Rhode Island(t.) = U.afuera(t.), y diferenciando las partes correctas e izquierda de esta ecuación, obtenemos:

https://pandia.ru/text/78/069/1GES/069/1GES/Image027_46.gif "ancho \u003d" 212 "altura \u003d" 43 SRC \u003d "\u003e.

Sustituyendo en la ecuación obtenida. U.vk(t.), para el voltaje de salida, obtenemos:

https://pandia.ru/text/78/069/15/069/1GAGES/IMAGE029_48.gif "ancho \u003d" 289 altura \u003d 49 "altura \u003d" 49 "\u003e.

Para encontrar una expresión U.afuera(t.En este caso, puede usar la ecuación (3), que se registrará en el formulario:

https://pandia.ru/text/78/069/14s/Image031_40.gif "Ancho \u003d" 67 "altura \u003d" 25 src \u003d "\u003e - voltaje de salida en t. \u003d ∞ (después del final del proceso de transición, es decir, en \u003d 0); U.afuera(0) - Voltaje de salida en t. \u003d 0, (en el momento de cambiar cuando U.fuera (0) \u003d Um.).

Por lo tanto, el voltaje de salida se determina como:

https://pandia.ru/text/78/069/15/069/139.gif "Ancho \u003d" 104 "altura \u003d" 52 "\u003e Coeficiente de transmisión del operador PARA(r) Para este circuito RC, se determina de la siguiente manera:

https://pandia.ru/text/78/069/1GAs/Image028_48.gif "ancho \u003d" 129 "altura \u003d" 47 "\u003e.

Que pasa a travésRc -Cap de un pulso rectangular.. En la Figura 2A se representa Rc-Cape, en la entrada de los cuales se sirve un pulso rectangular con una amplitud. Um. y durabilidad. La señal de entrada se puede representar como dos gotas de voltaje sipolar. Um. cambiado en relación con un amigo por un tiempo t.y(Figura 2b).

A 0.< t. < t.y

U.vk(p) \u003dhttps://pandia.ru/text/78/069/58/069/1GES/Image039_37.gif "Ancho \u003d" 18 "altura \u003d" 151 src \u003d "\u003e gif" ancho \u003d "151" altura \u003d "72 src \u003d"\u003e t.y > 0,

y luego, utilizando la transformación inversa de Laplace, encontramos una función temporal U.afuera(t.):

A 0.< t. < t.y

U.afuera(t.)= por t.y > 0.

La forma del pulso de salida depende de la proporción. t.y y τ . La Figura 3A muestra el formulario de salida cuando τ << t.y , y en la Figura 3B muestra la señal de salida en τ >> t.y. De la figura está claro que en el caso. Rc-Comprar debe pasar un impulso rectangular sin distorsión, entonces necesita elegir la proporción τ >> t.y. Para estimar las distorsiones del vértice de pulso, use la disminución relativa en el pulso del pulso δ:

https://pandia.ru/text/78/069/1ages/image046_20.jpg "ancho \u003d" 597 "altura \u003d" 285 src \u003d "\u003e

Figura 3 - Formulario de salida para diferentes t..

Del mismo modo, puede definir el formulario de salida para Rc-Spi se muestra en la Figura 4A (Integración Rc-cadena). Desde la Figura 4B, se puede ver que para la transmisión del pulso con distorsiones mínimas del frente, debe elegir τ << t.y.

https://pandia.ru/text/78/069/1Gages/Image048_18.jpg "ancho \u003d" 376 "altura \u003d" 261 "\u003e

Figura 5: para determinar la duración del frente del pulso.

Que pasa a travésRc -Comprar lineal. Figura 6 Presenta Rc-Chane, en la entrada de la cual el voltaje en aumento lineal U.vk(t.) =ktdónde k.= tgα. - Coeficiente de proporcionalidad.

https://pandia.ru/text/78/069/1GAGES/IMAGE050_24.gif "Ancho \u003d" 221 "altura \u003d" 25 src \u003d "\u003e. GIF" ancho \u003d "31 altura \u003d 43" altura \u003d "43"\u003e Puede ser representado como una serie:

https://pandia.ru/text/78/069/1GAs/Image054_22.gif "ancho \u003d" 323 "altura \u003d" 55 src \u003d "\u003e.

Desde aquí se puede ver que en pequeños valores. t. (t.<<τ ) El voltaje de salida prácticamente coincide con la entrada, es decir, . U.afuera(t.) ≈ kt.

Distorsión de la señal de salida:

https://pandia.ru/text/78/069/1GAGES/IMAGE056_21.gif "Ancho \u003d" 141 "altura \u003d" 48 SRC \u003d "\u003e - Frecuencia límite inferior determinada en la disminución de la respuesta de frecuencia, igual a 3 dB. Por ejemplo, para transmitir un voltaje de barrido con una duración de 2 ms y una desviación de la linealidad, no más del 0,1% de la última ecuación, encontramos lo que necesita para tener f.nORTE. < 0,16 Гц или Rc = τ \u003e 1c.

Para t. >> τ El voltaje de salida tiende a constante. kτ.. Voltaje en tanque CON Se puede encontrar de la siguiente manera:

https://pandia.ru/text/78/069/11s/Image058_11.jpg "Anchth \u003d" 369 "altura \u003d" 314 "\u003e

Figura 7 - Presentación de un voltaje trapezoinal en forma de cuatro señales de aumento lineal.

Divisores de resistencia con múltiples entradas. Un ejemplo de un esquema divisor de múltiples escala se muestra en la Figura 8.

https://pandia.ru/text/78/069/1Gages/Image060_22.gif "ancho \u003d" 269 "altura \u003d" 64 src \u003d "\u003e,

En el caso particular, cuando https://pandia.ru/text/78/069/15/069/18.gif "ancho \u003d" 253 "altura \u003d" 60 src \u003d "\u003e,

https://pandia.ru/text/78/069/11Gages/Image067_19.gif "Ancho \u003d" 21 "altura \u003d" 25 src \u003d "\u003e, pero también en el número de términos de voltaje, la proporción de las magnitudes de la comunicación Resistencia y resistencia de carga.

Figura 9 - Divisor de resistencia Capacidad cargada C..

Al transmitir el pulso a través de dicho divisor, sus frentes se estiran debido a los procesos de carga y descarga. CONy una disminución en su amplitud debido a la presencia de un divisor (https://pandia.ru/text/78/069/images/image072_18.gif "ancho \u003d" 165 "altura \u003d" 29 src \u003d "\u003e

y amplitud:

Div_adblock157 "\u003e

https://pandia.ru/text/78/069/Images/Image075_17.gif "ancho \u003d" 128 "altura \u003d" 49 src \u003d "\u003e.

Divisiones capacitivos a la resistencia.En algunos casos, para la transmisión de caídas de voltaje de entrada, la salida de la resistencia https://pandia.ru/text/78/069/1ages/image077_4.jpg "ancho \u003d" 511 "altura \u003d" 377 src \u003d "\u003e

Figura 9 - Pasaje de un pulso rectangular a través de una resistencia y divisor capacitivo.

Deje que el pulso rectangular del voltaje con la amplitud se sirva en la entrada de un divisor. MI.Y asumiremos que la fuente de los pulsos de entrada es la perfecta, sin resistencia interna y, por lo tanto, es capaz de desarrollar un poder infinitamente mayor.

En el momento de la conmutación ( t. \u003d 0) Hay un salto infinitamente grande de la corriente a través de la capacidad https://pandia.ru/text/78/069/images/image079_17.gif "ancho \u003d" 24 "altura \u003d" 23 "\u003e, y como un Resultado, se obtienen finitos instantáneos en los contenedores de saltos de voltaje y https://pandia.ru/text/78/069/1Gages/Image082_18.gif "Ancho \u003d" 273 "altura \u003d" 55 src \u003d "\u003e,

donde y - cargas en los condensadores y en este momento. t.. Para t. \u003d 0 \u003d, ya que cuando t. \u003d 0 Talk Pases solo a través de los Capacles https://pandia.ru/text/78/069/images/image079_17.gif "ancho \u003d" 24 "altura \u003d" 23 src \u003d "\u003e luego:

https://pandia.ru/text/78/069/1Gages/Image088_12.gif "Ancho \u003d" 336 "altura \u003d" 60 src \u003d "\u003e,

https://pandia.ru/text/78/069/28/069/Images/Image091_11.gif "ancho \u003d" 205 "altura \u003d" 55 src \u003d "\u003e. Y antes de la inicial (cuando t. \u003e 0) Niveles de voltaje.

En algunos dispositivos (por ejemplo, en multivibradores) en una resistencia y divisor capacitiva, la resistencia https://pandia.ru/text/78/069/15/069/14s/Image111_9.gif "ancho \u003d" 64 "altura \u003d" 23 src \u003d "\u003e.

En la práctica, se utilizan divisores capacitivos a la resistencia con varias entradas.

2 tarea de trabajo

propósito del trabajo: Investigación de los efectos de los parámetros. Rc-Ascon la distorsión de la forma de pulsos transmitidos.

1. Sobre la tarea del profesor para uno de los siguientes parámetros presentados en la Figura 10 y los valores seleccionados de los parámetros de los elementos, calculan la disminución relativa en los vértices y la duración del frente de salida cuando se aplica a la entrada. de un pulso rectangular unipolar.

2. Para seleccionado Rc- El techo y los parámetros de sus elementos calculan la distorsión de la forma de la señal de salida cuando se suministra el voltaje de aumento lineal a la entrada (pulso de sauno).

3. Para el esquema seleccionado, cree un modelo en Multisim. Experimentalmente, utilizando un osciloscopio virtual, determine los valores de los parámetros de los pulsos de salida que se muestran en los párrafos 1 y 2, y compárelos con los valores calculados. Guarde en forma de archivos gráficos de los Oscilogramas de pulsos de entrada y salida para los informes posteriores del informe.

4. En el modelo creado en el párrafo 3, reemplace la fuente de entrada a la fuente del formulario complejo. Las variantes de señales complejas se muestran en la Figura 11. El formulario de señal se establece como maestro. Los resultados de modelado lideran en un informe en forma de oscilogramas de la señal de entrada y salida.

https://pandia.ru/text/78/069/1ages/image113_3.jpg "ancho \u003d" 604 "altura \u003d" 527 src \u003d "\u003e

Figura 11 - Señales de entrada de varias formas.

3 preguntas de control

1. Palabra los principios básicos del método clásico para analizar los procesos transitorios en circuitos de pulso.

2. Palabra los principios básicos del método del operador para analizar los procesos transitorios en circuitos de pulso.

3. Palabra los principios básicos del método de frecuencia para analizar los procesos transitorios en circuitos de pulso.

4. ¿Cuáles son las cadenas llamadas lineales?

5. ¿Cuál es el principio de superposición al analizar las señales de una forma compleja?

Lista bibliográfica

1. Ulakhovich la teoría de los circuitos eléctricos lineales. - San Petersburgo. : BHV-PETERSBURG, 2009. - 816 p.

2. Circuitos eléctricos lineales Belettsky. Edición 2 / - M.: LAN, 2011. - 544 p.

3. KruaneEVSKY: Estudios. Asignación de HVIT. - M.: Mayor. Shk., 1988. -304 p.

4 Ingeniería de radio: Tutorial para estudiantes Fiz.-Mat. Hecho Ped. En TOV / ,. - M.: Iluminación, 1986. -319 p.

5. Dispositivo de goldenberg /. M.: Radio y comunicación, 1981. - 221 p.

6. Gorovsky Cadenas y señales: Libro de texto para universidades. 4 ed., Perab. y añadir. /. M.: Radio y comunicación, 1988. -512 p.

	prefacio ................................................... .....................
	Información teórica breve .........................................
	Tarea de trabajo .................................................. ..............
	Preguntas de prueba .....................................................
	Lista bibliográfica .................................................. .........

Paso de señal

Varias formas

A través de linealRc -Pi

Taller de laboratorio

en el curso "Cadenas electrónicas y microcircuitros".

Edición de entrenamiento

B. I. Petrov

Compiladores de autores: N. N. BESPALOV, M. V. IILYIN,

S. S. Kapitonov ,.

Impreso de acuerdo con lo previsto.

maqueta original

Alquiler en el set __. 11.2012. Firmado impreso __. 12.2012.

Tiempos de guardia. Imprimir offset. Formato 60x84 1/16.

Ud. l. 0.00 SL. Pechs. l. ___. Circulación 100 copias.

Universidad del Estado de Mordovian. víspera

Impreso en la tipografía Kovylin del Ministerio de Impresión e Información de la República de Mordovia

Las cadenas eléctricas son una parte integral de los componentes electrónicos de la automatización, que realizan una gran cantidad de características específicas diferentes. La principal diferencia entre los circuitos eléctricos de los electrónicos es que son una combinación de elementos lineales pasivos, es decir, tales, las características de voltios de los cuales están sujetas a la ley de OMA, y no realzan las señales de entrada. En virtud de esto, los circuitos eléctricos de los dispositivos electrónicos se llaman más a menudo dispositivos lineales para la conversión y generar señales eléctricas.

Los dispositivos funcionalmente lineales para formar y convertir las señales eléctricas se pueden dividir en los siguientes grupos principales:

Integración de cadenas utilizadas para integrar las señales, y a veces para expandir (aumentar la duración) de los pulsos;

Diferenciar (acortamiento) cadenas utilizadas para diferenciar las señales, así como para acortar los pulsos (recibir pulsos de una duración dada);

Los divisores de resistencia y resistencia capacitivos a la resistencia utilizados para cambiar la amplitud de las señales eléctricas;

Los transformadores de pulsos utilizados para cambiar la polaridad y la amplitud de impulso para las cadenas de pulso de galvanoplastia para la formación de retroalimentación positiva en generadores y generadores de pulsos, para que coincidan con los circuitos de carga, para obtener pulsos de unos pocos devanados de salida;

Filtros eléctricos destinados al aislamiento del complejo en forma de una señal eléctrica de componentes de frecuencia ubicados en un área determinada, y para suprimir los componentes de frecuencia ubicados en todas las demás regiones de frecuencia.

Dependiendo de los elementos en los que se realizan dispositivos lineales, se pueden dividir en cadenas RC, RL y RLC. En este caso, los dispositivos lineales pueden incluir una resistencia lineal R, un condensador lineal C, una bobina de inductancia lineal L, un transformador de pulso sin saturación del núcleo. La palabra "lineal" enfatiza que solo aquellas variedades de elementos que tienen características voltiosas de un tipo lineal, o en otras palabras, el valor nominal del parámetro (resistencia, capacidad, etc.) se encuentra constantemente y no depende de la Voltaje actual o aplicado. Por ejemplo, un condensador convencional con almohadillas dieléctricas MICA en un amplio rango de voltaje se considera lineal, y el valor del contenedor de transición PN depende de la tensión aplicada, y no se puede atribuir a elementos lineales. Además, siempre hay restricciones en la amplitud o potencia de la señal, en la que el elemento ahorra propiedades lineales. Por ejemplo, el voltaje permitido en el condensador no debe exceder el valor de perforación. También están disponibles restricciones similares en otros elementos, y se deben tener en cuenta, relacionados con el elemento a una u otra clase.

La propiedad más importante de los dispositivos lineales se encuentra en su capacidad para acumular y dar energía en elementos capacitivos e inductivos y esto convertir las señales de entrada en un cambio temporal en los intervalos de salida. Esta propiedad subyace a la operación de generadores, dispositivos de interferencia de pulso y "concursos" en circuitos digitales que surgen en el proceso de pasar la señal eléctrica a través de cadenas con un retraso de tiempo diferente.

Cabe señalar ciertas dificultades en el uso de circuitos eléctricos lineales en la tecnología integral. Esto se debe a la presencia de una serie de dificultades tecnológicas de hacer resistencias y condensadores, por no mencionar las bobinas de la inductancia, en la ejecución integral.

Un divisor de voltaje independiente de frecuencia está diseñado para reducir el voltaje de la fuente de la señal al valor deseado. La parte inferior se utiliza para negociar la cascada de entrada con una fuente de señal de voltaje para configurar el punto de funcionamiento del transistor en el amplificador, para formar una referencia (más a menudo dicen "referencia") voltaje. El diagrama del divisor de voltaje más simple se muestra en la figura justo arriba

Al analizar circuitos electrónicos reales, para eliminar errores brutos, siempre es necesario tener en cuenta las características eléctricas de la fuente de la señal y la carga. El más importante de ellos son:

La magnitud y la polaridad de la fuente de señal EMF;

Resistencia interna de la fuente de la señal (RG);

Fuente de señal AHH y FFX;

Resistencia de carga (RN);

La siguiente figura muestra las especies de divisores de voltaje.

La figura (A) muestra un divisor de voltaje en una resistencia variable. Se utiliza para regular la sensibilidad de la UE. En el mismo lugar, la imagen B representa un divisor con varios voltajes de salida. Tal día se usa, por ejemplo, en un amplificador cusódico. En algunos casos, cuando la resistencia RN no es suficiente, se usa como el hombro inferior del divisor. Por ejemplo, cuando se construye un amplificador con una OE, la posición del punto de funcionamiento se especifica mediante un divisor formado por RB y la resistencia del transistor de transistor base RBE.

Un lugar importante en la electrónica ocupa. divisores de voltajeque tienen un hombro superior o inferior formado por resistencia variable. Si el divisor está impulsado por un voltaje estable constante, y, digamos, en el hombro inferior, coloque la resistencia, cuyo valor es sofisticado sobre la temperatura, la presión, la humedad y otros parámetros físicos, luego el voltaje, proporcional a la temperatura. La presión, la humedad, etc. se pueden eliminar de la salida del divisor de voltaje.. El lugar especial está ocupado por divisores, en el que uno de la resistencia depende de la frecuencia de la tensión de suministro. Forman un gran grupo de una variedad de filtros de señales eléctricas.

La mejora adicional del divisor de voltaje llevó a la aparición de un puente de medición, que consta de dos divisors. En tal esquema, puede disparar una señal entre el punto medio y el cable compartido, y entre los dos puntos promedio. En el segundo caso, el alcance de la señal de salida con el mismo cambio de resistencias variables se duplica. Los amplificadores de señal eléctrica también son un divisor de voltaje, la función de resistencia variable en la que el transistor se reproduce con el voltaje de entrada controlado

Más simple cadena de integración es un divisor de voltaje, que tiene un condensador con el papel del hombro inferior del divisor

Diferenciación de cadenas lineales

Más simple cadena de diferenciación es un divisor de voltaje, que tiene un condensador con el papel del hombro superior

Integración y diferenciación de enlaces cuando se expone a las señales aleatorias continuas se comportan como, respectivamente, filtros de frecuencia inferior y superiorLos elementos R1 y C2 forman el filtro de paso bajo, y C1 y R2: el filtro de frecuencia superior

Considere un sistema inercial lineal con una relación de engranaje conocida o reacción de impulso. Deje que la entrada de dicho sistema reciba un proceso aleatorio estacionario con características específicas: densidad de probabilidad, función de correlación o espectro de energía. Definimos las características del proceso en la salida del sistema: y

El más simple se puede encontrar un espectro de energía del proceso en la salida del sistema. De hecho, las implementaciones individuales del proceso en la entrada son funciones deterministas, y se aplica al aparato de Fourier. Dejar

la realización truncada de la duración del proceso aleatorio en la entrada, y

Su densidad espectral. La densidad espectral de la implementación en la salida del sistema lineal será igual a

El espectro de energía del proceso en la salida de acuerdo con (1.3) se determinará por la expresión

esos. Será igual al espectro de energía del proceso en la entrada multiplicada por el cuadrado de las características de frecuencia de amplitud del sistema, y \u200b\u200bno dependerá de la característica de frecuencia de fase.

La función de correlación del proceso en la salida del sistema lineal se puede definir como la transformación de Fourier del espectro de energía:

En consecuencia, cuando el proceso estacionario aleatorio está expuesto al sistema lineal en la salida, un proceso aleatorio estacionario con un espectro de energía y una función de correlación, definida por las expresiones (2.3) y (2.4), también se obtiene. El poder del proceso en la salida del sistema será igual a

Como primer ejemplo, considere el paso del ruido blanco con una densidad espectral a través del filtro de paso bajo perfecto para el cual

De acuerdo con (2.3) el espectro de energía del proceso de producción tendrá un uniforme de densidad espectral en la banda de frecuencia, y la función de correlación se determinará por la expresión

El poder del proceso aleatorio en la salida del filtro de paso bajo perfecto será igual a

Como segundo ejemplo, consideramos el paso del ruido blanco a través del filtro de vendaje perfecto, cuya característica de frecuencia de amplitud para las frecuencias positivas (Fig. 1.6) está determinada por la expresión:

La función de correlación se determina utilizando la conversión de coseno de Fourier:

La gráfica de la función de correlación se muestra en la FIG. 1.7

Los ejemplos considerados son indicativos del punto de vista de que confirman la relación establecida en el § 3.3 entre las funciones de correlación de los procesos de baja frecuencia y de alta frecuencia de banda estrecha con la misma forma del espectro de energía. El poder del proceso en la salida del filtro de tira perfecta será igual a

La ley de la distribución de las probabilidades del proceso aleatorio en la salida del sistema de inercia lineal difiere de la ley de distribución en la entrada, y es una tarea muy difícil, con la excepción de dos casos especiales en los que nos detendremos aquí.

Si un proceso aleatorio actúa sobre un sistema lineal de banda estrecha, cuyo ancho de banda es mucho menor que su ancho de espectro, entonces el sistema tiene un fenómeno en la salida del sistema normalización Derecho de distribución. Este fenómeno es que la ley de distribución en la salida del sistema de banda estrecha tiende a la normalidad, sin importar cómo la distribución tenga un proceso aleatorio de banda ancha en la entrada. Físicamente, esto se puede explicar de la siguiente manera.

El proceso en la salida del sistema inercial en algún momento en el tiempo es una superposición de respuestas individuales del sistema sobre los efectos caóticos del proceso de entrada en varios puntos de la época. El ancho de banda del sistema y más ancho por el espectro del proceso de entrada, el mayor número de respuestas elementales se forma el proceso de salida. Según el teorema del límite central de la teoría de la probabilidad, la ley de distribución del proceso, que es la suma de un gran número de respuestas elementales, se esforzará por lo normal.

Desde el razonamiento anterior sigue el segundo privado, pero un caso muy importante. Si el proceso en la entrada del sistema lineal tiene una distribución normal (gaussiana), entonces permanece normal y en la salida del sistema. En este caso, solo se cambia la función de correlación y el espectro de energía del proceso.

En la electrónica, es necesario lidiar con señales diferentes y diferentes circuitos, al pasar señales a lo largo de dichos circuitos, se producen procesos transitorios, como resultado de lo cual la forma de la señal transmitida puede cambiar. La mayoría de los dispositivos contienen una combinación de elementos lineales y no lineales, que complica un estricto análisis de los pasajes de señal. Sin embargo, existe una gama bastante amplia de tareas que resuelven con éxito los métodos lineales, incluso si hay un elemento no lineal en la cadena. Esto se refiere a los dispositivos en los que las señales son tan pequeñas en la amplitud de que la no linealidad de las características del elemento no lineal puede descuidarse, por lo que también puede considerarse lineal.

La mayoría de los métodos para analizar las señales a través de una cadena lineal se basan en el principio fundamental: el principio de superposición, en el que la reacción en cadena al efecto complejo se puede definir como la cantidad de reacciones a las señales más simples a las que puede ser el efecto complejo. descompuesto. La reacción de la cadena lineal en un efecto simple (prueba) conocido se llama sistémico (es decir, dependiendo de la cadena solamente) traducir Característica de la cadena. La relación de engranaje se puede determinar:

pero) clásico método en el que la cadena se describe por el sistema de ecuaciones diferenciales lineales, en la parte derecha de la cual se registra el efecto de prueba; Este método se determina con mayor frecuencia por la reacción a una función de un solo paso o una función delta, las llamadas características de la cadena de transición y pulsada, que son las características de transferencia de la cadena para el método de superposición (o el método integral de Duhamel); El método clásico con cadenas e influencias suficientemente simples puede resolver inmediatamente el problema del análisis, es decir. Encontrar la reacción en cadena a la señal de entrada;

b) exhaustivo Método, si la señal de prueba utiliza la oscilación armónica; En este caso, esta relación engranaje de la cadena se determina como frecuencia Característica, que es la base del método de análisis de frecuencia;

a) operador El método bajo el cual se usa el dispositivo para convertir a Laplas, lo que resulta en determinado operador Característica de transmisión de la cadena, ya que el método del operador utiliza la señal de vista e pt.dónde pag.\u003d S +. jw, al reemplazar en la relación de engranaje del operador pag. sobre el jwse obtiene una característica de transferencia de frecuencia, además, como se mostrará a continuación, el original de la característica de transferencia del operador es una característica de cadena pulsada.

Por lo tanto, puede clasificar métodos para analizar señales complejas en

pero) frecuenciaaplicado principalmente para analizar los procesos constantes;

b) temporalUtilizando una característica de transición o cadena de impulso utilizada en los casos de señales de cambio (pulsado) que cambian rápidamente cuando los procesos transitorios son importantes en la cadena.

Al analizar el paso de señales a través de cadenas electorales de banda estrecha, los mismos métodos se pueden usar no para valores de señal instantáneos, sino para un sobre en movimiento lento.