Материал: Laboratorny_praktikum_po_TOE_2017_zerkalny

uC2

U1m

U2m

u1вын

u2вын

0, 5T

Рис. 4.4

По осциллограмме определите коэффициент затухания α и частоту затухающих колебаний ω, используя масштаб времени снятых осциллограмм и следующие формулы:

p1,2 j , вычисленные по осциллограмме, сравните с найденными по

формуле (4.4).

Вопросы: 3. Увеличится или уменьшится длительность переходного процесса в исследуемой цепи при закорачивании резистора R4 ? Правильность ответа проверьте экспериментально. 4. Как изменятся частоты собственных колебаний в исследуемой цепи, если значение индуктивности увеличить в несколько раз?

4.2.3. Исследование переходных процессов в RC-цепи второго порядка при действии источника ступенчатого напряжения

Для исследования переходных процессов в цепи (рис. 4.1, в) используют ГС в режиме периодической генерации прямоугольных импульсов с частотой 0,5 кГц и амплитудой 4 В. Длительность импульсов равна половине периода их повторения. Параметры элементов выбраны так, что практическое время затухания переходных процессов в цепях меньше длительности прямоугольных импульсов.

26

Соберите схему, показанную на рис. 4.1, в ( R1 2 кОм; R2 1 кОм; R3 4 кОм; C1 C2 0,05 мкФ). Подключите канал I осциллографа ко входу схемы, а канал II к конденсатору C2 . На осциллографе установите переключатели режимов работы усилителей каналов I, II в положение «», а переключатель синхронизации – в положение «Авт.». Снимите на входе цепи и конденсаторе C2 осциллограммы напряжений, зафиксировав на них период повторения процессов T = 2 мс. На снятой осциллограмме uC2 t попытай-

тесь выделить качественно отдельные экспоненциальные составляющие переходного процесса.

Вопрос: 5. Как изменится переходный процесс в исследуемой цепи при отключении R3 ? Правильность ответа проверьте экспериментально.

4.2.4. Исследование переходных процессов в RLC-цепи третьего порядка при действии источника ступенчатого напряжения

Соберите схему, показанную на рис. 4.1, г ( R2 1 кОм; R4 0, 2 кОм; L = 10 мГн; C1 C2 0,05 мкФ). Снимите осциллограммы напряжения на входе и резисторе R2 . Выделите качественно на снятой осциллограмме от-

дельные слагаемые свободных составляющих напряжения u2 t . Определите начальное и вынужденное значения напряжения u2 t . Сравните экспериментальные результаты с данными, рассчитанными по эквивалентным схемам замещения.

Вопросы: 6. Как изменится переходный процесс в цепи, исследуемой в 4.2.4, при закорачивании резистора R2 или при отключении конденсатора C2 ? 7. Как изменится порядок цепи, показанной на рис. 4.1, г, при закорачивании индуктивности L? 8. Почему отличаются процессы в цепях, показанных на рис. 4.1, в и г? 9. Чем отличаются цепи, показанные на рис. 4.1, б и г? Почему в первой из них наблюдается большая колебательность переходного процесса? При ответах сравните частоты собственных колебаний этих цепей.

4.3.Требования к отчету

Отчет должен содержать цель работы, материалы всех разделов исследования, ответы на все вопросы и заключение. В каждом разделе необходимо привести схемы исследуемых цепей, расчет собственных частот по осцилло-

27

граммам (в 4.2.1 и 4.2.2) и по соответствующим формулам, осциллограммы напряжений, рядом с каждой из которых следует показать картину расположения расчетных значений собственных частот на комплексной плоскости.

Работа № 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕПЕЙ С НЕЛИНЕЙНЫМИ

РЕЗИСТИВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

Цель работы: экспериментальное исследование некоторых цепей, содержащих нелинейные резистивные элементы.

5.1.Подготовка к работе

Нелинейные цепи, содержащие резисторы с нелинейной ВАХ, находят широкое применение в технике. ВАХ нелинейных резисторов приводятся в справочной литературе в виде графиков.

Рис. 5.1

На рис. 5.1, а изображена ВАХ полупроводникового диода и приведено его схемное обозначение. Характеристику диода можно идеализировать, как показано на рис. 5.1, б. В этом случае диод можно рассматривать как ключ, замкнутый при положительном (прямом) и разомкнутый при отрицательном (обратном) напряжениях.

Для стабилизации постоянного напряжения используют полупроводниковые стабилитроны. На рис. 5.2 показаны схемное обозначение, реальная и

28

идеализированная ВАХ стабилитрона. При обратном напряжении источникаUст происходит лавинный пробой, дающий наиболее важный участок, где напряжение мало зависит от изменения тока в широком диапазоне. Этот участок используется в стабилизаторах постоянного напряжения.

Рис. 5.2

В лабораторной работе исследуются простые цепи лестничной структуры, содержащие линейные и перечисленные ранее нелинейные элементы. Для анализа таких цепей удобен метод эквивалентного преобразования с применением графических построений. Метод состоит в последовательной замене параллельно и последовательно соединенных ветвей цепи одним эквивалентным двухполюсным элементом, ВАХ которого получают с помощью графических построений и графиков ВАХ исходных элементов цепи.

Суть метода поясняется на примере построения ВАХ цепи, показанной на рис. 5.3, а. Исходные характеристики элементов изображены на рис. 5.3, б.

преобразования цепь будет состоять из двух последовательно соединенных элементов R1 и R23 . При последовательном соединении элементов

29

б

Рис. 5.3

Нелинейные свойства резистивных элементов широко используются в цепях для преобразования формы воздействий. Так, для получения однополярных сигналов из синусоидального напряжения применяются выпрямительные цепи, например на рис. 5.4, а. При этом для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения используют RC-фильтры (рис. 5.4, б), включаемые между выпрямителем и нагрузкой R1 .

Цепи, содержащие стабилитроны, кроме стабилизации постоянного напряжения, используются для ограничения мгновенного значения выходного напряжения (рис. 5.4, в) на уровне Uст .

Графическое изображение ВАХ нелинейного элемента может быть получено с помощью осциллографа. Для этого через нелинейный элемент пропускают переменный ток и на входы I и II осциллографа подают сигналы, пропорциональные току и напряжению на элементе. При этом луч на экране осциллографа будет описывать форму ВАХ исследуемого элемента.

30