Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка):
[64~| 2. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ_
канал 1
Рис 2.25. Схема исследования задержки в RC-цепи. Выходной сигнал содержит экспоненциально спадающий участок с постоянной времени RC__
Убедитесь, что красные провода подключены к резистору, а черные от осциллографа и генератора импульсов сведены вместе в одной точке. Черные провода соединяются с «землей» через розетку питания, хотя данное соединение вряд ли можно считать надежным. Для запуска осциллографа в ждущем режиме необходимо использовать синхронизирующий сигнал от генератора. В данном примере лучше не применять плату для макетирования, так как она вносит значительную паразитную емкость и сильно искажает результаты измерений.
ЗАДАЧА № 3. КОНДЕНСАТОРЫ
Комбинация последовательно включенных резисторов и параллельно соединяемых конденсаторов используется в большинстве цепей для получения задержки (постоянной времени), определяемой произведением RC В рассматриваемом примере данная задержка используется в том числе для того, чтобы гарантировать отключение приемника во время включения или выключения передатчика. В противном случае был бы слышен резкий звук громкого хлопка, так как мощность передатчика значительно больше мощности принимаемого сигнала. В других же ситуациях задержка может носить случайный характер. Например, одним из основных факторов, ограничивающим быстродействие компьютеров, является сопротивление и емкость металлических проводников, соединяющих различные части схемы.
Соедините генератор импульсов и осциллограф, используя измерительные провода для подключения к выводам сопротивления и емкости, как показано на рис. 2.25.
_2.13.ПРАКТИКУМ ["65]
300К
а) б)
Рис. 2.26. Форма выходного сигнала на экране осциллографа (а) и упрощенная принципиальная схема без конденсатора (б)
2. Рассчитайте это значение напряжения. Для начала лучше проанализировать схему без конденсатора. На рис. 2.266 показаны: напряжение холостого хода генератора импульсов размахом 2 В, внутреннее сопротивление генератора 50 Ом, сопротивление нагрузки 300 кОм и входное сопротивление осциллографа 1 M Ом. По сути представленная схема является делителем. Внутреннее сопротивление генератора намного меньше величин остальных резисторов, следовательно, им можно пренебречь. Для данной цепи можно применить эквивалентную схему Тевенина, определив U0 и внутреннее сопротивление R8. Напряжение холостого хода U0 должно быть достаточно близко к измеряемому значению, а величина R5 понадобится позже для расчета постоянной времени затухания.
3. Постоянная затухания определяется по времени, необходимому для заряда конденсатора при нарастании напряжения и его разряда при спаде напряжения. Измените масштаб времени на экране осциллографа таким образом, чтобы задний фронт импульса (спадающая часть сигнала) занимал центр экрана (рис. 2.27а). В момент, когда напряжение спадает до нуля, конденсатор разряжается наполовину. Время, за которое напряжение достигает значения 0 В, и является временем t2, связанным с постоянной времени т. Измерьте t,.
3 Энциклопедия тактической электооннки
1. Настройте генератор импульсов на частоту 20 Гц и сигнал прямоугольной формы, затем установите размах выходного напряжения 1 В. Для генератора с внутренним сопротивлением источника 50 Ом данная амплитуда сигнала является напряжением, которое будет наблюдаться при нагрузке 50 Ом. Для режима холостого хода размах сигнала будет вдвое больше (2 В). Частота сигнала 20 Гц достаточно низкая для того, чтобы конденсатор успевал полностью зарядиться при наличии напряжения и полностью разрядиться во время его отсутствия. При правильно установленных масштабах напряжения и времени развертки на экране осциллографа будет наблюдаться сигнал прямоугольной формы с закругленными углами (рис. 2.26а). Определите величину размаха выходного напряжения на экране осциллографа.
f"66~] 2. ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ
НулеЬой уробень напряжения
±. 1OnF
а) б)
Рис 2.27. Форма выходного сигнала, показывающая разряд конденсатора (а), и эквивалентная схема Тевенина с нагрузкой 10 нФ (б)
4. Рассчитайте значение t2, используя величину сопротивления R5 эквивалентной схемы Тевенина и величину емкости конденсатора нагрузки 10 нФ (рис. 2.276).
5. Можно попытаться исключить затухание, удалив из схемы конденсатор. Это приведет к значительному его уменьшению, но не настолько сильно, как можно было бы ожидать, поскольку в цепи остается емкость осциллографа и кабелей. Повторно замерьте t2. Для получения более точных результатов еще больше увеличьте масштаб по времени, чтобы кривая затухания прослеживалась на больших делениях шкалы экрана. Эти данные можно использовать для вычисления общей емкости С осциллографа и соединительных кабелей.
6. Как правило, входная емкость осциллографа C0 указывается рядом с входными разъемами. Для определения емкости кабелей Сс следует вычесть это значение из общей емкости С. Емкость подводящих кабелей более подробно рассматривается в разделе, посвященном линиям передач. Сейчас ограничимся замечанием, что их емкость пропорциональна длине. Это одна из основных причин, по которой соединительные кабели делают как можно короче. Разделив емкость соединительного кабеля осциллографа на его длину, можно получить удельное значение емкости на единицу длины. Данная величина получила название распределенной емкости. Соединительный кабель от генератора импульсов не влияет на общую емкость (причина этого рассматривается в разделе, посвященном линиям передач).
