II Измерение постоянной времени интегратора

Лабораторная работа №3

 

Тема: Измерение характеристик детекторов, интеграторов и тракта обнаружения в целом.

 

Цели работы:

- определение динамического диапазона детекторов, интеграторов и тракта в целом;

- приобретение навыков экспериментального определения характеристик детекторов и интеграторов.

 

I. Измерение детекторных характеристик

Детектор совместно с последетекторным интегратором предназначен для получения на выходе напряжения, изменяющегося в соответствии с законом изменения огибающей входного сигнала. Входным сигналом для детектора служит выходное напряжение полосового фильтра (ПФ).

Каждый детектор характеризуется своей детекторной характеристикой. Детекторная характеристика представляет собой зависимость постоянной составляющей выходного напряжения U_Д от уровня входного сигнала U_Ф. На рис.1 представлена структурная схема макета для измерения детекторных характеристик.

 

 

 

Рис. 1.

На рис.2 представлены принципиальные схемы детекторов:

-на рис.2а – схема однополупериодного линейного детектора (ОЛД);

-на рис.2б – однополупериодного линейного детектора с удвоением (ДЛД);

-на рис.2в – схема квадратичного детектора.

 

Рис. 2 а)

Рис. 2 б)

 

Рис.2 в)

 

На входе ОЛД и ДЛД включена м/сх. в режиме согласующего каскада, что обеспечивает высокое входное сопротивление детектора. На выходах всех трех детекторов включены RС-фильтры, обеспечивающие фильтрацию высокочастотного сигнала.

Произвести измерения детекторных характеристик трех детекторов (ОЛД, ДЛД и КВДР). Измерения проводить на рабочей частоте ПФ. Уровни входных сигналов менять в пределах 50-4000 мВ.

 

 

Результаты измерений занести в табл.1-3.

 

Uф
UД
КД

 

Перед таблицей должны быть указаны условия, при которых проводились измерения.

По результатам измерений рассчитать коэффициенты передачи детекторов:

-для ОЛД и ДЛД

-для квадратичного детектора

 

Построить детекторные характеристики и зависимости К_д от U_ф.

Определить диапазон входных сигналов детекторов, при которых К_д= const.

Зарисовать эпюры напряжений на входе и выходе детектора при подаче на его вход непрерывного и импульсного сигналов.

II Измерение постоянной времени интегратора

В качестве интегратора (ФНЧ) используется простейшая RС-схема (Рис.3). Интегратор совместно с детектором обеспечивают низкочастотную фильтрацию входных процессов. Интегратор через согласующий каскад (микросхема U1) подключен ко входу порогового устройства (микросхема U2) (рис.4)

Рисунок 3.

А6 Вых.

Uопр.

Вых. инт

Рисунок 4.

 

Интеграторы характеризуются постоянной времени τ. Оно соответствует времени в течение которого интегратор заряжается до напряжения, равного U_инт= 0,63∙U_имп (рис.5).

 

Рис.5

 

Из рисунка видно, что при t >> τ выходное напряжение интегратора достигает U_имп – входного сигнала.

 

Постоянную времени интегрирования τ можно определить путем:

а) измерения частотной характеристики интегратора;

б) путем подачи на вход интегратора видеоимпульса τ_имп, измерения входного и выходного напряжения и расчета τ.

в) расчета τ по формуле: τ= R*C

при известных параметрах R и С.

В первом случае, для измерения частотной характеристики интегратора собирается структурная схема (рис.6).

Рис. 6.

 

 

Выход низкочастотного генератора (ГНЧ) соединяется с входом интегратора, выходное напряжение интегратора измеряется осциллографом при выключенной горизонтальной развертке (переключатель развертка в положении «Х», вход «У» осциллографа – открытый).

На генераторе устанавливается уровень сигнала ~ 0.5¸2 В. Частоту генератора изменять в пределах 1¸60 Гц.

Результаты измерений занести в таблицу

 

f, Гц
Uвых, В

 

Построить график частотной характеристики, определить частоту среза fср на уровне 0.7 и рассчитать τ по формуле:

Измерение частотных характеристик и вычисление τ произвести для двух положений тумблера на плате функционального узла (интегратор + пороговое устройство).

Во втором случае для измерения τ собирается структурная схема (рис.7).

 

синхр.

 

Рис. 7.

 

На вход интегратора подается видеоимпульс с клеммы «Огиб» имитатора, передним фронтом этого же импульса осуществляется внешняя синхронизация осциллографа.

Как известно, выходное напряжение интегратора U_инт при подаче на его вход скачка напряжения с амплитудой U_имп (рис.5) изменяется по закону:

(1)

Очевидно, что при t>>τ выходное напряжение интегратора U_инт = U_имп (входному).

Из формулы (1) следует, что при известных U_инт, U_имп и t= τ_имп можно однозначно определить постоянную времени интегрирования τ:

(2)

Так, например, если изменяя длительность τ_имп видеоимпульса добиться, что Uинт=0,63*Uвх, то в этом случае τ= τ_имп, т.е. для определения τ достаточно подобрать такую длительность τ_имп видеоимпульса, при которой выходное напряжение интегратора U_инт составляло бы 63% от своего максимального значения.

Если такого соотношения обеспечить не удается, то необходимо воспользоваться формулой (2).

Результаты измерений и расчетом занести в таблицу

	Тумблер на себя	Тумблер от себя
Umax
Uинт
τимп
τ

Полученные значения τ сравнить с расчетными: τ=R*C