Scopul muncii:
studiul proceselor de trecere a semnalelor armonice și a semnalelor de forme dreptunghiulare prin lanțuri liniare, cum ar fi un lanț de diferențiere și integrare, circuite vibraționale seriale și paralele, transformator;
studiul proceselor tranzitorii în circuitele liniare;
obținerea funcționării competențelor cu instrumente de măsurare;
Învățați să efectuați calcule RCL-lanțuri utilizând o metodă simbolică;
prelucrarea și analiza datelor experimentale obținute.
Sarcini:
măsurați caracteristicile de frecvență de amplitudine ale șapte lanțuri liniare;
măsurați caracteristicile de fază-frecvență deasupra lanțurilor liniare enumerate;
obțineți și explorați caracteristicile tranzitorii ale șapte lanțuri liniare;
1 lanțuri liniare.
În electronică, lanțurile electrice sunt un set de elemente de circuit conectate, cum ar fi rezistoare, condensatoare, inductoare, diode, tranzistori, amplificatoare operaționale, surse de curent, surse de tensiune și altele.
Elementele de circuit sunt conectate utilizând cabluri sau anvelope imprimate. Lanțurile electrice compuse din elemente idealizate sunt clasificate pentru o serie de caracteristici:
Conform caracteristicilor energetice:
activ (care conține surse de alimentare);
lanțuri pasive (nu conțin tensiune și (sau surse);
Pe caracteristici topologice:
planar (plat);
non-planar;
ramificat;
nemulțumit;
simplu (single, dublu circuit);
complex (multi-montat, multicolor);
Prin numărul de concluzii externe:
două poli;
patru pol;
multipol;
Din frecvența câmpului de măsurare:
lanțurile cu parametri concentrați (în lanțuri cu parametri de rezistență concentrată, doar un rezistor, cu un condensator, doar un condensator, o bobină de inductanță numai de inductanță) are o inductanță;
lanțuri cu parametri distribuiți (în circuitele cu parametri distribuiți, chiar și firele de legătură au un recipient, conductivitate și o inductanță care sunt distribuite de-a lungul lungimii lor; o astfel de abordare a lanțurilor din regiunea frecvențelor ultrahigh este cea mai caracteristică);
De la tipul de elemente:
lanțuri liniare dacă constau în elemente liniare idealizate;
lanțuri neliniare, dacă lanțul include cel puțin un element neliniar;
În această lucrare, lanțurile pasive au constat din trei elemente de circuit sunt luate în considerare. Elemente 
- numite elemente de circuit idealizate. Curentul care curge prin astfel de elemente este o funcție liniară din tensiunea aplicată:
pentru rezistor. 
:
;
pentru condensator 
:
;
pentru inductanță bobină 
:
Prin urmare, lanțurile constând din 
elementele sunt numite liniar.
Strict vorbind, în practică nu toate 
elementele sunt liniare, dar în multe cazuri, abaterile de la liniaritate sunt mici și elementul real poate fi luat ca un liniar idealizat. Rezistența activă poate fi considerată ca un element liniar numai dacă curentul curent este atât de mic încât căldura eliberată nu duce la o schimbare vizibilă a rezistenței sale. Considerații similare pot fi exprimate în legătură cu inductanța inductorului și a condensatorului. Dacă parametrii 
lanțurile rămân neschimbate pentru un moment în care procesul electric este scos, spun că lanțul cu parametri constanți.
Deoarece procesele din circuitele liniare sunt descrise de ecuațiile liniare, principiul suprapunerii este aplicabil acestora. Aceasta înseamnă că rezultatul acțiunii în lanțul liniar al semnalului de formă complex poate fi găsit ca o sumă a rezultatelor acțiunilor semnalelor mai simple, care este descompusă de sursa, semnal complex.
Pentru analiza circuitelor liniare, se utilizează două metode: metoda caracteristicilor de frecvență și metoda tranzitorie.
Ministerul Educației și Științei din Rusia
Instituție de învățământ bugetar de stat federal de educație profesională superioară
"Universitatea de Stat din Mordovian. N. P. Ogareva "
Facultatea de Tehnologie Electronică
Departamentul "Automatizare"
M. V. Ilyin.
din. din. Kapitonov.
Autori-compilatori: Șeful Departamentului de Automatizare, Cand. Tehn. Științe, profesor asociatdepartamentele "Automatizare", cand. Tehn. Științe, profesordepartamentele "Automatizare" , Profesor asociat, departamentul de automatizare.Trecerea semnalelor de diferite forme prin liniar RC.-SpI: Atelier de laborator / N. N. Bespalov, M. V. Ilyin ,. - Saransk: Kovylk. Tipul., 2012. - 24 s.
ISBN ___________
Conține informații și linii directoare teoretice pentru execuția muncii de laborator "trecerea semnalelor de diferite forme prin liniară RC.-SpI "pe curs" lanțuri electronice și inginerie microcircuită ". Proiectat pentru studenții de instruire "Electronică și nanoelectronică", "Tehnologii de infocomunicații și sisteme de comunicații", "Inginerie electrică și electrică" și "Instrumentație". Cu toate acestea, aceste beneficii vor putea utiliza studenții și alte specialități asociate cu ingineria electrică, electronică și ingineria radio.
Tipărită prin decizia Consiliului Științific și metodologic al Universității de Statie din Mordovian. Ajun.
UDC 621.391.3.011.71 (076)
BBK B534.
Prefaţă
Acest atelier de laborator conține o descriere a primei lucrări de laborator, care se desfășoară atunci când studiază de studenți de forme de zi și de corespondență ale lanțurilor de impuls în cadrul cursului "Lanțuri electronice și microcircuitare".
Scopul principal al acestei lucrări este de a studia procesele de transmisie a diferitelor forme prin RC.-Spi.
Deoarece punerea în aplicare a lucrărilor de laborator pe curs studiată este adesea înainte de prezentarea de lectură a secțiunilor relevante, sunt introduse aplicațiile teoretice care pot servi ca tutoriale la secțiunile relevante ale cursului, precum și alocațiile de curs și calculele de tip Descrierea muncii.
Cu toate acestea, utilizarea unei singure aplicații teoretice este insuficientă pentru pregătirea pentru lucrările de laborator. Este necesar să se studieze secțiunile corespunzătoare din literatura de specialitate prezentată la sfârșitul colecției.
În pregătirea pentru următoarea lucrare, elevul este obligat să se familiarizeze cu descrierea lucrării, beneficiul teoretic indicat de literatura de specialitate, precum și de a efectua o sarcină de decontare preliminară.
Raportul de lucru trebuie să conțină schemele studiate, efectuate de sarcina de decontare preliminară și rezultatele obținute. Raportul trebuie decorat perfect pe foile de dimensiune standard A4 și este, de asemenea, reprezentat în formă electronică.
Procedura de trecere a acestei lucrări de laborator este următoarea.
(1) Un grup de studenți care începe să efectueze lucrări de laborator ar trebui să fie instruiți prin regulile generale de comportament în acest laborator și în conformitate cu reglementările privind siguranța, ceea ce se înregistrează în revista relevantă cu pictura fiecărui student.
2. Înainte de următoarea ocupație, fiecare student oferă un colocviu pe munca curentă. Dacă elevul nu este pregătit pentru muncă sau nu a îndeplinit sarcina de decontare preliminară, atunci nu este permisă să lucreze.
3. În următoarea lecție după efectuarea lucrării, elevul trebuie să prezinte raportul executat cu privire la lucrarea desfășurată și să protejeze activitatea.
Elevii care nu au apărat două lucrări până la sfârșitul următoarei lucrări, nu li se permite să ocupe. Înregistrarea unui raport privind munca este efectuată de fiecare student.
Toate lucrările de laborator la cursul studiat sunt concepute pentru o lecție de patru ore în audiență și formare de uz casnic de patru ore.
1 informații teoretice scurte
Lanțurile liniare sunt numite lanțuri constând dintr-un set de elemente liniare, adică elemente, ale căror valori nominale nu sunt dependente de curentul de curgere sau de tensiunea aplicată. Pentru toate lanțurile de linie, este aplicabil principiul suprapunerii. De exemplu, metodele bazate pe utilizarea duhamel integral sau metode de analiză armonică pot fi utilizate pentru a descrie procesele în circuitele liniare. Considerat RC.-Pi sunt utilizate în multe scheme practice ca convertoare funcționale. În funcție de structura și raportul parametrilor elementelor RC.-Pi poate fi folosit pentru a diferenția (filtru de înaltă frecvență) sau de integrare (filtru de frecvență joasă).
Pentru a analiza procesele tranzitorii în circuitele de impuls, se utilizează metode clasice, operator, frecvență, precum și metoda integrată duhamel (metoda de suprapunere).
Metoda clasică. La calcularea proceselor tranzitorii, această metodă este prezentată sub forma unei funcții. U.vK.(t.), iar lanțul RC studiat este descris de o ecuație diferențială (DF), care stabilește relația dintre tensiunile de ieșire și de intrare, parametrii elementelor schemelor și influența externă. Atunci când se elaborează, utilizați o serie de legi și teoreme care determină relația dintre tensiuni și curenți. Principalele sunt legea OMA, comutarea, Kirchhoff și teorema generatorului echivalent.
În multe cazuri, atunci când analizați procesele tranzitorii, circuitul echivalent al circuitului sub studiu descrie prima comandă cu o parte constantă dreaptă:
unde τ - timpul de timp care caracterizează inerția lanțului; x (t) - magnitudinea ASKY (curent, tensiune); Z.0 - Efect perturbator extern.
Soluția generală de ecuație (1) are forma:
https://pandia.ru/text/78/069/IMAGES/IMAGE003_175.gif "Width \u003d" 93 "Înălțime \u003d" 29 src \u003d "\u003e,
unde DAR- integrarea permanentă (situată din condițiile inițiale); r. - rădăcina ecuației caracteristice https://pandia.ru/text/78/069/images/image005_134.gif "lățime \u003d" 63 "înălțime \u003d" 48 src \u003d "\u003e.
Astfel, decizia generală a DU (1) va fi înregistrată în formularul:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image007_114.gif "lățime \u003d" 40 "înălțime \u003d" 20 "\u003e și, vom găsi:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image011_83.gif "lățime \u003d" 123 "înălțime \u003d" 24 src \u003d "\u003e.
În consecință, decizia DU (1) poate fi scrisă ca
https://pandia.ru/text/78/069/images/image013_87.gif "lățime \u003d" 181 "înălțime \u003d" 60 src \u003d "\u003e. (3)
Pentru un anumit circuit RC, este determinat coeficientul de transmisie a operatorului K (P), apoi găsiți o imagine a tensiunii și a funcției de ieșire U.out.(R) Determină originalul U.out.(t.) Folosind transformarea inversă laplace:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image008_110.gif "Alt \u003d" * "Lățime \u003d" 12 "Înălțime \u003d" 23 src \u003d "\u003e este determinată prin formula:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image017_73.gif "width \u003d" 248 "înălțime \u003d" 56 src \u003d "\u003e.
Dacă un denominator de imagine U.out.(R)el are împreună cu rădăcini simple r.1, r.2 …, r.n rădăcină r.n + 1 multiplicitate a, adică imagine U.out.(r.) Este scrisă sub formă de fracțiune:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image008_110.gif "Alt \u003d" * "Lățime \u003d" 12 "Înălțime \u003d" 23 "\u003e va fi o funcție:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image008_110.gif "Alt \u003d" * "Lățime \u003d" 12 Înălțime \u003d 23 "Înălțime \u003d" 23 "\u003e Metoda de frecvență. Când utilizați această metodă, semnalul de intrare U.vK.(t.) Pe baza transformării directe a Fourier, se pare sub forma unui spectru de frecvență U.vK.(j.w.). Apoi, există un coeficient complex de transmisie LA(j.w.) https://pandia.ru/text/78/069/images/image020_61.gif "lățime \u003d" 244 "înălțime \u003d" 60 src \u003d "\u003e.
https://pandia.ru/text/78/069/images/image008_110.gif "Alt \u003d" * "Lățime \u003d" 12 "Înălțime \u003d" 23 Src \u003d "\u003e Formă complexă. Tensiunea de ieșire se găsește din expresie:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image022_36.jpg "width \u003d" 507 "înălțime \u003d" 353 src \u003d "\u003e
Figura 1 - Trecerea stresului pas prin RC.-lanţ.
Semnalul de intrare poate fi scris ca
0 ca. t. < 0
U.vK.(t.)= Um. t. > 0.
Când utilizați metoda clasică, este necesar să faceți o do RC.-Spi. Potrivit celei de-a doua legi ale lui Kirchhoff, puteți scrie:
U.out.(t.) = U.c ( t.) + U.vK.(t.). (4)
Când semnalul de intrare este aplicat prin capacitate DIN fluxurile curente i.(t.) Și tensiunea pe capacitatea https://pandia.ru/text/78/069/images/image025_52.gif "lățime \u003d" 237 "înălțime \u003d" 60 src \u003d "\u003e.
Având în vedere că Ri.(t.) = U.out.(t.), și diferențierea părților drepte și stângi ale acestei ecuații, obținem:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image027_46.gif "width \u003d" 212 "Înălțime \u003d" 43 src \u003d "\u003e.
Înlocuirea în ecuația obținută U.vK.(t.), pentru tensiunea de ieșire, obținem:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image029_48.gif "width \u003d" 289 înălțime \u003d 49 "Înălțime \u003d" 49 "\u003e.
Pentru a găsi o expresie U.out.(t.În acest caz, puteți utiliza ecuația (3), care va fi înregistrată în formularul:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image031_40.gif "lățime \u003d" 67 "Înălțime \u003d" 25 src \u003d "\u003e - Tensiunea de ieșire la t. \u003d ∞ (după sfârșitul procesului de tranziție, adică la \u003d 0); U.out.(0) - Tensiunea de ieșire la t. \u003d 0, (în momentul comutării când U.out (0) \u003d Um.).
Prin urmare, tensiunea de ieșire este determinată ca:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image033_39.gif "lățime \u003d" 104 "Înălțime \u003d" 52 "\u003e Coeficientul de transmisie a operatorului LA(r.) Pentru acest circuit RC, se determină după cum urmează:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image028_48.gif "lățime \u003d" 129 "înălțime \u003d" 47 "\u003e.
Trecând prinRC. -Cap de puls dreptunghiular. În figura 2a este descrisă RC.-Cap, la intrarea în care este servit un impuls dreptunghiular cu o amplitudine Um. și durabilitate. Semnalul de intrare poate fi reprezentat ca două picături de tensiune sipolară Um. schimbate în raport cu un prieten pentru o vreme t.și(Figura 2b).
La 0.< t. < t.și
U.vK.(p) \u003dhttps://pandia.ru/text/78/069/images/image039_37.gif "width \u003d" 18 "înălțime \u003d" 151 src \u003d "\u003e gif" lățime \u003d "151" înălțime \u003d "72 src \u003d"\u003e t.și > 0,
apoi, folosind transformarea inversă laplace, găsim o funcție temporară U.out.(t.):
La 0.< t. < t.și
U.out.(t.)= pentru t.și > 0.
Forma impulsului de ieșire depinde de raport t.și și τ . Figura 3A prezintă forma de ieșire când τ << t.și , iar în figura 3b prezintă semnalul de ieșire la τ >> t.și. Din figura este clar că în caz RC.-Cee trebuie să treacă un impuls dreptunghiular fără distorsiune, atunci trebuie să alegeți raportul τ >> t.și. Pentru a estima distorsiunile vârfului pulsului, utilizați declinul relativ al pulsului pulsului δ:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image046_20.jpg "width \u003d" 597 "înălțime \u003d" 285 src \u003d "\u003e
Figura 3 - Formular de ieșire pentru diferite t..
În mod similar, puteți defini formularul de ieșire pentru RC.-Spi prezentat în figura 4a (integrare RC.-lanţ). Din Figura 4b, se poate observa că pentru transmiterea pulsului cu distorsiuni minime ale frontului, trebuie să alegeți τ << t.și.
https://pandia.ru/text/78/069/images/image048_18.jpg "width \u003d" 376 "înălțime \u003d" 261 "\u003e
Figura 5 - Pentru a determina durata din față a pulsului.
Trecând prinRC. - Creșterea liniară. Figura 6 prezintă RC.-Chane, la intrarea în care tensiunea în creștere liniară U.vK.(t.) =kt.Unde k.= tgα. - Coeficientul de proporționalitate.
https://pandia.ru/text/78/069/images/image050_24.gif "lățime \u003d" 221 "înălțime \u003d" 25 src \u003d "\u003e. gif" lățime \u003d "31 înălțime \u003d 43" Înălțime \u003d "43"\u003e Poate fi reprezentată ca o serie:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image054_22.gif "lățime \u003d" 323 "înălțime \u003d" 55 src \u003d "\u003e.
De aici se poate vedea că la valori mici t. (t.<<τ ) Tensiunea de ieșire coincide practic cu intrarea, adică . U.out.(t.) ≈ kt..
Distorsiunea semnalului de ieșire:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image056_21.gif "Lățime \u003d" 141 "Înălțime \u003d" 48 src \u003d "\u003e - Frecvența limită inferioară determinată în declinul răspunsului de frecvență, egal cu 3 dB. De exemplu, pentru a transmite o tensiune de mătură cu o durată de 2 ms și o abatere de la liniaritate nu mai mult de 0,1% din ultima ecuație, găsim ceea ce trebuie să aveți f.n. < 0,16 Гц или RC. = τ \u003e 1c.
Pentru t. >> τ Tensiunea de ieșire tinde la constantă kτ.. Tensiune pe rezervor. DIN Pot fi găsite după cum urmează:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image058_11.jpg "width \u003d" 369 "înălțime \u003d" 314 "\u003e
Figura 7 - Prezentarea unei tensiuni trapezdinale sub formă de patru semnale de creștere liniară.
Divizoare de rezistență cu intrări multiple. Un exemplu de schemă de divizoare multi-scară este prezentat în Figura 8.
https://pandia.ru/text/78/069/images/image060_22.gif "lățime \u003d" 269 "înălțime \u003d" 64 src \u003d "\u003e,
În cazul particular, când https://pandia.ru/text/78/069/images/image064_18.gif "lățime \u003d" 253 "înălțime \u003d" 60 src \u003d "\u003e,
https://pandia.ru/text/78/069/images/image067_19.gif "lățime \u003d" 21 "Înălțime \u003d" 25 src \u003d "\u003e, dar și pe numărul de termeni de tensiune, raportul dintre magnitudinile de comunicare rezistență și rezistență la sarcină.
Figura 9 - Capacitatea încărcată cu divizor de rezistență C..
Când transmiteți pulsul printr-un astfel de divizor, fronturile sale sunt întinse datorită proceselor de încărcare și descărcare DIN, și o scădere a amplitudinii sale datorită prezenței unui divider (https://pandia.ru/text/78/069/images/image072_18.gif "lățime \u003d" 165 "înălțime \u003d" 29 src \u003d "\u003e
și amplitudinea:
Div_adblock157 "\u003e
https://pandia.ru/text/78/069/images/image075_17.gif "lățime \u003d" 128 "înălțime \u003d" 49 src \u003d "\u003e.
Divizoare capacitive rezistente.În unele cazuri, pentru transmiterea picăturilor de tensiune de intrare, ieșirea rezistorului https://pandia.ru/text/i78/069/images/image077_4.jpg "lățime \u003d" 511 "înălțime \u003d" 377 src \u003d "\u003e
Figura 9 - trecerea unui impuls dreptunghiular printr-un rezistor și un divizor capacitiv.
Lăsați pulsul dreptunghiular al tensiunii cu amplitudinea să fie servit la intrarea unui astfel de divizor E.Și vom presupune că sursa impulsurilor de intrare este perfecta, lipsită de rezistență internă și, prin urmare, capabilă să dezvolte o putere infinit mai mare.
La momentul comutării ( t. \u003d 0) Există un salt infinit de curent al curentului prin capacul https://pandia.ru/text/78/069/images/image079_17.gif "lățime \u003d" 24 "înălțime \u003d" 23 "\u003e și ca a Rezultat, finit instantaneu se obțin pe salturile de tensiune containere și https://pandia.ru/text/78/069/images/image082_18.gif "lățime \u003d" 273 "înălțime \u003d" 55 src \u003d "\u003e,
unde și - taxe asupra condensatorilor și în acest moment t.. Pentru t. \u003d 0 \u003d, deoarece când t. \u003d 0 Discuție trece numai prin capacle https://pandia.ru/text/78/069/images/image079_17.gif "lățime \u003d" 24 "Înălțime \u003d" 23 src \u003d "\u003e Apoi:
https://pandia.ru/text/78/069/images/image088_12.gif "width \u003d" 336 "înălțime \u003d" 60 src \u003d "\u003e,
https://pandia.ru/text/78/069/images/image091_11.gif "width \u003d" 205 "Înălțime \u003d" 55 src \u003d "\u003e și înainte de inițial (când t. \u003e 0) Nivele de tensiune.
În unele dispozitive (de exemplu, în multivibratoare) într-un divizor rezistor și capacitiv, rezistorul https://pandia.ru/text/78/069/images/image111_9.gif "lățime \u003d" 64 "înălțime \u003d" 23 src \u003d "\u003e.
În practică, sunt utilizați atât divizori capacitori rezistenți cu mai multe intrări.
2 sarcini de lucru
scopul de a lucra: Investigarea efectelor parametrilor RC.-Iw pe denaturarea formei de impulsuri transmise.
1. Cu privire la sarcina profesorului pentru unul dintre următorii parametri prezentați în Figura 10 și valorile selectate ale parametrilor elementelor, calculați declinul relativ al vârfurilor și durata frontului de ieșire atunci când este aplicată la intrare a unui impuls dreptunghiular unipolar.
2. Pentru selectați RC.- Plafonul și parametrii elementelor sale calculează distorsiunea formei de semnal de ieșire atunci când tensiunea de creștere liniară este furnizată la admisie (pulsul de tăiat).
3. Pentru schema selectată, creați un model în MultiSim. Experimental, folosind un osciloscop virtual, determinați valorile parametrilor impulsurilor de ieșire prezentate la punctele 1 și 2 și comparați-le cu valorile calculate. Salvați sub formă de fișiere grafice ale oscilogramelor impulsurilor de intrare și de ieșire pentru raportarea ulterioară a raportului.
4. În modelul creat la punctul 3, înlocuiți sursa de intrare la sursa formei complexe. Variantele semnalelor complexe sunt prezentate în Figura 11. Formularul de semnal este stabilit ca profesor. Rezultatele de modelare conduc într-un raport sub formă de oscilograme ale semnalului de intrare și ieșire.
https://pandia.ru/text/78/069/images/image113_3.jpg "width \u003d" 604 "înălțime \u003d" 527 src \u003d "\u003e
Figura 11 - semnale de intrare ale diferitelor forme.
3 întrebări de control
1. Cuvânt Principiile de bază ale metodei clasice de analiză a proceselor tranzitorii în circuitele pulsului.
2. Cuvocul Principiile de bază ale metodei operatorului de analiză a proceselor tranzitorii în circuitele de impulsuri.
3. Word Principiile de bază ale metodei de frecvență pentru analiza proceselor tranzitorii în circuitele de impulsuri.
4. Care sunt lanțurile numite liniare?
5. Care este principiul suprapunerii atunci când analizați semnalele unei forme complexe?
Lista bibliografică
1. Ulakhovici teoria circuitelor electrice liniare. - St.Petersburg. : BHV-Petersburg, 2009. - 816 p.
2. Circuite electrice liniare Belettsky. Ediția 2 / - M.: LAN, 2011. - 544 p.
3. Kruaneevsky: studii. Alocație HVIT. - M.: Mai mare. Shk., 1988. -304 p.
4 Inginerie radio: Tutorial pentru studenții Fiz.-Mat. Fapt Ped. IN-TOV / ,. - M.: Iluminare, 1986. -319 p.
5. Dispozitiv de Goldenberg /. M.: Radio și comunicare, 1981. - 221 p.
6. Lanțuri și semnale Gorovsky: Manual pentru universități. 4 Ed., Perab. si adauga. /. M.: Radio și comunicare, 1988. -512 p.
prefață ................................................. ......................... | ||
Informații teoretice scurte ....................................... | ||
Sarcina de lucru ................................................ .............. | ||
Întrebări de control ................................................... | ||
Lista bibliografică ................................................ ......... |
Trecere de semnal
Diferite forme
Prin liniar.RC. -Spi.
Atelier de laborator.
În cursul "lanțuri electronice și microcircuitare"
Ediția de instruire
|
S. S. KAPITONOV ,.
Imprimate în conformitate cu cele furnizate
mockup original
Închiriază în setul __. 11.2012. Semnat în Print __. 12.2012.
Timp de gardă. Imprimați offset. Formatul 60x84 1/16.
Ud. L. 0.00 SL. Pechs. L. ___. Circulația a 100 de exemplare.
Universitatea de Stat din Mordovian. ajun
Tipărită în tipografia kovilkin a Ministerului de Imprimare și Informare a Republicii Mordovia
Lanțurile electrice reprezintă o parte integrantă a componentelor electronice ale automatizării, care efectuează un număr mare de caracteristici specifice diferite. Principala diferență dintre circuitele electrice din electronice este că acestea sunt o combinație de elemente liniare pasive, adică, astfel, caracteristicile volt-amperi ale căruia sunt supuse legii OMA și nu îmbunătățesc semnalele de intrare. În virtutea acestui fapt, circuitele electrice ale dispozitivelor electronice sunt numite mai des dispozitivele liniare pentru conversia și generarea de semnale electrice.
Dispozitivele liniare din punct de vedere funcțional pentru formarea și transformarea semnalelor electrice pot fi împărțite în următoarele grupe principale:
Integrarea lanțurilor utilizate pentru integrarea semnalelor și, uneori, să se extindă (crește durata) impulsurilor;
Diferențierea lanțurilor (scurgeri) utilizate pentru a diferenția semnalele, precum și pentru a scurta impulsurile (primirea impulsurilor unei anumite durate);
Rezistența și divizoarele capacitive rezistente utilizate pentru a schimba amplitudinea semnalelor electrice;
Transformatoarele de impuls utilizate pentru a schimba polaritatea și amplitudinea impulsului pentru lanțurile de puls de galvanizare pentru formarea feedback-ului pozitiv în generatoare și generatoare de impulsuri, pentru a se potrivi cu circuitele de sarcină, pentru a obține impulsuri de la câteva înfășurări de ieșire;
Filtre electrice destinate izolării de la complex sub forma unui semnal electric de componente de frecvență situate într-o zonă dată și pentru a suprima componentele de frecvență situate în toate celelalte regiuni de frecvență.
În funcție de elementele pe care sunt efectuate dispozitive liniare, ele pot fi împărțite în lanțuri RC, RL și RLC. În acest caz, dispozitivele liniare pot include un rezistor liniar R, un condensator liniar C, o bobină de inductanță liniară L, un transformator de impuls fără saturație a miezului. Cuvântul "liniar" subliniază că numai acele varietăți ale elementelor care au caracteristici volți-amperi ale unui tip liniar sau cu alte cuvinte, valoarea nominală a parametrului (rezistență, capacitate etc.) sunt în mod constant și nu depinde de având tensiune curentă sau aplicată. De exemplu, un condensator convențional cu plăcuțe dielectrice Mica într-o gamă largă de tensiune este considerat liniar și valoarea containerului de tranziție PN depinde de tensiunea aplicată și nu poate fi atribuită elementelor liniare. În plus, există întotdeauna restricții asupra amplitudinii sau a puterii de semnal, în care elementul economisește proprietăți liniare. De exemplu, tensiunea admisibilă pe condensator nu trebuie să depășească valoarea de perforare. Restricții similare sunt, de asemenea, disponibile în alte elemente și trebuie luate în considerare, referitoare la elementul la una sau la o altă clasă.
Cea mai importantă proprietate a dispozitivelor liniare constă în capacitatea lor de a acumula și de a da energie în elemente capacitive și inductive și acest convertit semnale de intrare într-o schimbare temporară a intervalelor de ieșire. Această proprietate subliniază funcționarea generatoarelor, a dispozitivelor de interferență a pulsului și a "concursurilor" în circuitele digitale care apar în procesul de trecere a semnalului electric prin lanțuri cu o întârziere de timp diferită.
Trebuie remarcat anumite dificultăți în utilizarea circuitelor electrice liniare în tehnologia integrală. Acest lucru se datorează prezenței unui număr de dificultăți tehnologice de a face rezistoare și condensatori, ca să nu mai vorbim de bobinele de inductanță, în execuția integrală.
Un divizor de tensiune independent de frecvență este proiectat pentru a reduce tensiunea sursei de semnal la valoarea dorită. Partea inferioară este utilizată pentru a negocia cascada de intrare cu o sursă de semnal de tensiune pentru a seta punctul de funcționare al tranzistorului în amplificator, pentru a forma o referință (mai des spun "referință") tensiune. Diagrama celei mai simple divizoare de tensiune este prezentată în figura de mai sus
Când analizați circuitele electronice reale, pentru a elimina erorile brute, este întotdeauna necesar să se țină seama de caracteristicile electrice ale sursei de semnal și sarcina. Cele mai importante dintre ele sunt:
Amploarea și polaritatea sursei de semnal EMF;
Rezistența internă a sursei de semnal (RG);
AHH și sursa de semnal FFX;
Rezistența la încărcare (RN);
Figura următoare prezintă speciile de divizor de tensiune.
Figura (a) prezintă separatorul de tensiune pe rezistorul variabil. Folosit pentru a regla sensibilitatea UE. În același loc, imaginea B descrie un divizor cu mai multe tensiuni de ieșire. O astfel de zi este folosită, de exemplu, într-un amplificator cusodic. În unele cazuri, când rezistența RN nu este suficientă, este folosit ca umărul inferior al divizorului. De exemplu, atunci când construiesc un amplificator cu un OE, poziția punctului de lucru este specificată de un divizor format de RB și rezistența tranzistorului de bază RBE tranzistor.
Un loc important în electronică ocupă divisorii de tensiunecare au umăr superior sau inferior format prin rezistență variabilă. Dacă divizorul este alimentat de o tensiune constantă stabilă și, de exemplu, în umărul inferior pune rezistența, valoarea căruia este sofisticată pe temperatură, presiune, umiditate și alți parametri fizici, apoi tensiunea, proporțională cu temperatura, Presiunea, umiditatea etc. poate fi scoasă din ieșirea divizorului de tensiune.. Locul special este ocupat de divizoare, în care una dintre rezistențe depinde de frecvența tensiunii de alimentare. Ele formează un grup mare de o varietate de filtre de semnale electrice.
Îmbunătățirea ulterioară a divizorului de tensiune a condus la aspectul unui pod de măsurare, care constă din doi divizori. Într-o astfel de schemă, puteți fotografia un semnal între punctul de mijloc și firul partajat și între cele două puncte medii. În al doilea caz, sfera de aplicare a semnalului de ieșire cu aceeași schimbare a rezistențelor variabile este dublată. Amplificatoarele de semnal electric sunt, de asemenea, un divizor de tensiune, rolul rezistenței variabile în care tranzistorul este redat de tensiunea de intrare controlată
Mai simplu integrarea lanțului este un divizor de tensiune, care are un condensator cu rolul umărului inferior al divizorului
Diferențierea lanțurilor liniare
Mai simplu lanț de diferențiere este un divizor de tensiune, care are un condensator cu rolul umărului superior
Integrarea și diferențierea legăturilor atunci când sunt expuse la semnalele aleatorii continue se comportă ca, respectiv, filtrele de frecvență inferioară și superioarăElementele R1 și C2 formează filtrul de trecere scăzut și C1 și R2 - filtrul de frecvență superioară
Luați în considerare un sistem inerțial liniar cu un raport de viteză cunoscut sau o reacție de impuls. Lăsați intrarea unui astfel de sistem să primească un proces aleatoriu staționar cu caracteristici specificate: densitatea probabilității, funcția de corelație sau spectrul de energie. Definim caracteristicile procesului la ieșirea sistemului: și
Cea mai simplă poate fi găsită un spectru energetic al procesului la ieșirea sistemului. Într-adevăr, implementările individuale ale procesului la intrare sunt funcții deterministe, iar aparatul Fourier este aplicat acestora. Lasa
realizarea trunchiată a duratei procesului aleator la intrare și
Densitatea spectrală. Densitatea spectrală a implementării la ieșirea sistemului liniar va fi egală cu
Spectrul energetic al procesului de la ieșire conform (1.3) va fi determinat de expresie
acestea. Acesta va fi egal cu spectrul energetic al procesului de la orificiul de admisie înmulțit cu pătratul caracteristicilor de frecvență a amplitudinii ale sistemului și nu vor depinde de caracteristica de frecvență de fază.
Funcția de corelare a procesului la ieșirea sistemului liniar poate fi definită ca transformarea Fourier din spectrul de energie:
În consecință, când procesul staționar aleatoriu este expus la sistemul liniar la priză, se obține un proces aleatoriu staționar cu un spectru energetic și o funcție de corelație, definită de expresii (2.3) și (2.4). Puterea procesului la ieșirea sistemului va fi egală cu
Ca prim exemplu, luați în considerare trecerea zgomotului alb cu o densitate spectrală prin filtrul perfect de trecere scăzut pentru care
Conform (2.3), spectrul energetic al procesului de ieșire va avea o uniformă de densitate spectrală în banda de frecvență, iar funcția de corelare va fi determinată de expresie
Puterea procesului aleator la ieșirea filtrului perfect de trecere va fi egală cu
Ca un al doilea exemplu, considerăm trecerea zgomotului alb prin filtrul perfect de bandaj, caracteristica de frecvență a amplitudinii pentru frecvențele pozitive (figura 1.6) este determinată de expresie:
Funcția de corelare este determinată utilizând conversia cosinoactivă Fourier:
Graficul funcției de corelare este prezentat în fig. 1.7.
Exemplele considerate indică punctul de vedere că confirmă relația stabilită în § 3.3 între funcțiile de corelare a proceselor de frecvență de înaltă frecvență și cu bandă îngustă cu aceeași formă a spectrului de energie. Puterea procesului la ieșirea filtrului de bandă perfectă va fi egală cu
Legea distribuției probabilităților procesului aleator la ieșirea sistemului de inerție liniară diferă de legea distribuției la intrare și este o sarcină foarte dificilă, cu excepția a două cazuri speciale pe care ne vom opri Aici.
Dacă un proces aleatoriu acționează asupra unui sistem liniar în bandă îngustă, lățimea de bandă este mult mai mică decât lățimea spectrului său, atunci sistemul are un fenomen la ieșirea sistemului normalizare Legea distribuției. Acest fenomen este că legea distribuției la ieșirea sistemului de bandă îngustă tinde la normal, indiferent de modul în care distribuția are un proces aleatoriu în bandă largă la intrare. Din punct de vedere fizic, acest lucru poate fi explicat după cum urmează.
Procesul de la ieșirea sistemului inerțial la un moment dat este o suprapunere a răspunsurilor individuale ale sistemului asupra efectelor haotice ale procesului de intrare în diferite puncte ale timpului. Lățimea de bandă de sistem deja și mai largă de spectrul procesului de intrare, numărul mai mare de răspunsuri elementare este formată procesul de ieșire. Conform teoremei limită centrală a teoriei probabilității, legea distribuției procesului, care este suma unui număr mare de răspunsuri elementare, se va strădui pentru normal.
Din raționamentul de mai sus urmează cel de-al doilea caz privat, dar un caz foarte important. Dacă procesul de la intrarea sistemului liniar are o distribuție normală (Gaussiană), acesta rămâne normal și la ieșirea sistemului. În acest caz, numai funcția de corelare și spectrul energetic al procesului sunt modificate.
În electronică, este necesar să se ocupe de semnale diferite și circuite diferite, la trecerea semnalelor de-a lungul acestor circuite, apar procese tranzitorii, ca rezultat al căruia se poate schimba forma semnalului transmis. Cele mai multe dispozitive conțin o combinație de elemente liniare și neliniare, care complică o analiză strictă a pasajelor de semnal. Cu toate acestea, există o gamă destul de largă de sarcini care rezolvă cu succes metodele liniare, chiar dacă există un element neliniar în lanț. Aceasta se referă la dispozitivele în care semnalele sunt atât de mici în amplitudine încât neliniaritatea caracteristicilor elementului neliniar poate fi neglijată, deci poate fi, de asemenea, considerată liniară.
Majoritatea metodelor de analiză a semnalelor printr-un lanț liniar se bazează pe principiul fundamental - principiul suprapunerii, în care reacția în lanț la efectul complex poate fi definită ca fiind cantitatea de reacții la semnalele mai simple la care poate fi efectul complex descompus. Reacția lanțului liniar pe un efect simplu (testul) cunoscut este numit sistemic (adică numai de lanț) traduceți Caracteristică lanțului. Raportul de transmisie poate fi determinat:
dar) clasic metoda în care lanțul este descris de sistemul de ecuații diferențiale liniare, în partea dreaptă a cărei efect de testare este înregistrată; Această metodă este cel mai adesea determinată de reacția la o funcție cu o singură etapă sau de funcția deltă, așa-numitele caracteristici ale lanțului de tranziție și pulsate, care sunt caracteristicile de transfer ale lanțului pentru metoda de suprapunere (sau metoda integrat Duhamel); Metoda clasică cu lanțuri și influențe suficient de simple poate rezolva imediat problema analizei, adică găsirea reacției în lanț la semnalul de intrare;
b) cuprinzător metoda, dacă semnalul de testare utilizează oscilație armonică; În acest caz, acest raport de transmisie al lanțului este determinat ca frecvență Caracteristică, care este baza metodei de analiză a frecvenței;
în) operator Metoda sub care se utilizează dispozitivul de conversie a laplasului, rezultând ca rezultat operator Caracteristica transmisiei lanțului, deoarece metoda operatorului utilizează semnalul de vizualizare e pt.Unde p.\u003d S +. jw., atunci când se înlocuiește în raportul angrenajului operatorului p. pe jw.se obține o caracteristică de transfer de frecvență, în plus, așa cum se va arăta mai jos, originalul din caracteristica transferului operatorului este o caracteristică a lanțului pulsator.
Prin urmare, puteți clasifica metode pentru analiza semnalelor complexe pe
dar) frecvențăaplicate în principal pentru a analiza procesele staționare;
b) temporarFolosind o caracteristică a lanțului de tranziție sau de impuls utilizate în cazurile de semnale de schimbare rapidă (pulsate) atunci când procesele tranzitorii sunt importante în lanț.
Atunci când se analizează trecerea semnalelor prin lanțuri electorale cu bandă îngustă, aceleași metode nu pot fi utilizate pentru valorile semnalului instantanee, ci pentru un plic de mișcare lentă.
