Анализ прохождения прямоугольного видеоимпульса через дифференцирующую цепь

Лабораторная работа 2

Передача измерительной информации на сравнительно небольшие расстояния осуществляется с помощью видеосигналов различной формы (прямоугольные, треугольные и т. д.). В случае передачи информации на большие расстояния используются радиосигналы с различными видами модуляции (амплитудной, частотной и т. д.). Для передачи перечисленных сигналов применяются линейные цепи, состоящие из сочетания линейных элементов: резисторов (), конденсаторов (), индуктивностей (), образующих ,  цепи или  колебательный контур. В зависимости от того, какие из перечисленных цепей применяются для передачи информации, в них возникают те или иные искажения сигналов. Зная условия прохождения измерительных сигналов через указанные цепи, можно устранить или существенно снизить уровень этих искажений.[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Во многих измерительных цепях можно выделить простейшие цепи, называемые дифференцирующими и интегрирующими.

Анализ прохождения прямоугольного видеоимпульса через дифференцирующую цепь

Рассмотрим RC-цепь (рисунок 1), в которой выходным сигналом  является напряжение на резисторе .[pic 7][pic 8]

[pic 9]

Рисунок 1 - Схема исследуемой RC-цепи

Выполним анализ АЧХ, ФЧХ и ПХ звена дифференцирующей RC-цепи. Вначале выполним анализ для нФ, используя модель S1 генератора источника сигнала (ГИС).[pic 10]

На графиках после выполнения расчетов отображаются результаты заданных характеристик. График на рисунке 2 – АЧХ (по оси  – коэффициент передачи  в децибелах (дБ)). График на рисунке 3 – ФЧХ (по оси  – фаза  в градусах). На обеих графиках по оси  обозначена частота  в логарифмическом масштабе.  [pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

[pic 17]

Рисунок 2 - График АЧХ

[pic 18]

Рисунок 3 - График ФЧХ

Измерим частоту  для уровня минус  дБ ( раза) и значение фазы на частоте . Частота для уровня минус  дБ составит  Гц, а значение фазы на данной частоте .[pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25]

Получим ПХ цепи. На графиках, появившихся после выполнения расчетов, отображаются результаты расчета заданных характеристик. График на рисунке 4 показывает временную зависимость сигналов на входе (скачок напряжения)  и выходе  (переходная характеристика) для времени  от  до  мкс. По оси  обозначены напряжения входного  и выходного  сигналов в вольтах, по оси  – время в микросекундах. График на рисунке 5 показывает амплитудное напряжения на входе  и выходе  цепи в милливольтах в зависимости от частоты  в мегагерцах.[pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37]

[pic 38]

Рисунок 4 - Временная зависимость сигналов на входе и выходе цепи

[pic 39]

Рисунок 5 - Амплитудные напряжения на входе и выходе цепи

Рассчитаем граничную частоту для заданных значений  нФ и  кОм (1).[pic 40][pic 41]

[pic 42]

Граничная частота полосы пропускания -цепи  по уровню  совпадает с расчётной.[pic 43][pic 44][pic 45]

Повторим анализ для  пФ.[pic 46]

[pic 47]

Рисунок 6 - График АЧХ

[pic 48]

Рисунок 7 - График ФЧХ

Измерим частоту  для уровня минус  дБ ( раза) и значение фазы на частоте . Частота для уровня минус  дБ составит  Гц, а значение фазы на данной частоте .[pic 49][pic 50][pic 51][pic 52][pic 53][pic 54][pic 55]