Дифференцирующая цепь(ДЦ)

Отчет

По лабораторной работе на тему

«Физическая модель цепей входа и выхода электрических приборов».

 

 

Выполнил: гр. ОИБ-234

Пролеев Д.А.

Стаковский И.И.

Чистякова О.С.

Принял: Шапаренко Ю.М.

 

 

Санкт-Петербург

 

Физическая модель цепей входа и выхода цепей электрических приборов.

 

Цель работы.

С помощью электрической цепи из резисторов R_v и конденсаторов C_v построить физическую модель импенданса входной цепи ЭП.

Теоретические сведения.

Входная цепь

ЭП

Выходная цепь

Дифференцирующая цепь(ДЦ).

Пассивные линейные электрические цепи, содержащие линейные резисторы (R) и конденсаторы (C), могут применяться для укорочения или расширения импульсов, что соответствует приближенному дифференцированию или интегрированию импульсов (по времени). Такие цепи называются дифференцирующими или интегрирующими. Дифференцирующая RC-цепь:

 

 

Характер преобразования входного импульса U_вх(t) в денной цепи определяется соотношением между длительностью этого импульса t_и и постоянной времени цепи t_и=RC.

Если на вход цепи подан идеальный прямоугольный импульс высотой U_и и длительностью t_и, то сигнал на выходе цепи имеет вид

 

В начальные моменты t=0 выходное напряжение U_вых(t=0)= U_и, т. Е скачок входного сигнала полностью передается через конденсатор С на выходе цепи. При t>0 выходное напряжение спадает по экспоненте; скорость этого спада определяется постоянной времени. Физически спад выходного напряжения объясняется зарядом конденсатора С от источника сигнала. По мере заряда конденсатора напряжение на нем нарастает, стремясь к значению U_и. Соответственно этому снижается выходное напряжение, которое согласно закону Кирхгофа равно U_вых(t)=U_вх(t)-U_c(t).

Если t_и существенно меньше, чем t_и, то конденсатор С очень быстро заряжается до значения U_и, выходное напряжение также быстро спадает от того значения до нуля. В результате, в момент t=0 формируется положительный остроконечный импульс.

В момент t=tи входной сигнал скачком спадает от значения U_и до нуля. Этот отрицательный перепад также полостью передается конденсатором на выход цепи в виде отрицательного скачка. Физически это объясняется тем, что заряженный до напряжения U_и конденсатор С в момент времени T=Tи начинает разряжаться через источник и резистор. Ток разряда противоположен току заряда, что и определяет отрицательную полярность выходного импульса на резисторе в этот момент времени. При t<tи конденсатор разряжается также быстро, ибо постоянная времени цепи остается прежней. В результате, на выходе цепи формируется отрицательный остроконечный импульс.

Два разнополярных остроконечных импульса, формируемые данной цепью при условии t<<tи, соответствуют приближенному дифференцированию входного прямоугольного импульса. Поэтому такую цепь называют дифференцирующей, хотя фактически она осуществляет укорочение входного импульса. Дифференцирующие (укорачивающие) цепи широко применяются для формирования коротких запускающих и синхроимпульсов в различных электронных узлах и устройствах.

Если tц>>tи, то процесс заряда конденсатора протекает очень медленно, за время действия входного импульса конденсатор не успевает сколько-нибудь заметно зарядиться. Поэтому выходной импульс практически повторяет входной. Подобная цепь называется разделительной; она передает на выход импульсный сигнал, почти не изменяя его форму, но при этом разделяет вход и выход по постоянному току.