6.2 Экспериментальная часть
а)
Описание экспериментального стенда.
В работе используется макет исследуемых
RC-
цепей и импульсный осциллограф. В макете
смонтированы два набора резисторов и
конденсаторов, коммутируемых двумя
переключателями
и
,
а также тумблером Т, который осуществляет
выбор схемы исследуемого четырехполюсника:
в положении, условно названным «ДИФ»,
включаются элементы четырехполюсника
видаCR,
а в положении, условно названным «ИНТ»
- элементы четырехполюсника вида RC.
Переключатели
и
включают различные по номиналу резисторы
и конденсаторы в последовательную и
параллельную ветви четырехполюсника.
Таблицы, указывающие, какие именно
элементы включаются при разных положениях
переключателей, приведены на макете.
На входные клеммы «ВХ» макета подается периодическая последовательность однополярных прямоугольных импульсов, вырабатываемых калибровочным генератором осциллографа. Напряжение с выходных клемм макета «ВЫХ» через соединительный кабель подается на вход «Y» осциллографа без промежуточных переходных емкостей. В процессе выполнения всей работы используется внутренняя калиброванная развертка луча осциллографа, для чего ручка «Длит.плавно» должна быть установлена в крайнее правое положение с фиксацией. При этом масштаб времени на экране осциллографа определяется непосредственно по положению переключателей «длит/ см» и «множитель» в блоке развертки. Устойчивое изображение импульса на экране осциллографа устанавливается режимом синхронизации развертки.
б)Порядок выполнения работы.
1. Проверить правильность включения кабелей, соединяющих макет с осциллографом.
2. Включить осциллограф и после 5-минутного прогрева в отсутствие входного сигнала установить нулевую линию в середине шкалы экрана.
3.
Установить переключатель
в положение «1», переключатель
- в положение «1» и тумблер «Т» - в положение
«ДИФ».
4.
Получить на экране устойчивое и четкое
изображение одного импульса и, изменяя
усиление усилителя «Y»,
установить высоту изображения импульса,
равную 4 см, т.е. ± 2 см от нулевой линии.
Эта величина будет соответствовать
амплитуде импульса
.
5.
Измерить в мм длительность импульса
и, пользуясь установленным масштабом
временной развертки, определить
длительность в секундах.
6.
Измерить в мм величину «спада» вершины
импульса, соответствующую
в формуле (21).
7.
По формуле (21) вычислить постоянную
времени
и найти значение емкости конденсатора
,
зная, что
кОм.
8.
Затем, переводя переключатель
в положения «2» и «3» и выполнив аналогичные
измерения, определить новые значения
и величины емкостей
и
.
9.
Установив переключатель
в положения «2» и «3», а переключатель
- в положение «1», выполнить измерения
номиналов резисторов
и
.
10.
Измерить постоянные времени при всех
остальных комбинациях сопротивлений
и
, причем в тех случаях, когда переходный
процесс затухает до окончания импульса,
величину
определять стандартным способом по
экспоненте затухания, подобрав удобный
масштаб развертки луча осциллографа.
11.
Результаты измерений свести в таблицу
с указанием конкретных комбинаций 
для каждого измерения.
12.
Перевести тумблер «Т» в положение «ИНТ»,
установить переключатели 
и 
в положение «1».
13. Установить высоту изображения импульса на экране равной 4 см, предварительно переместив нулевую линию на 2 см вниз от центра шкалы.
14. Подобрать скорость развертки луча осциллографа так, чтобы на экране укладывался весь переходный процесс спада выходного напряжения.
15. Измерить постоянную времени цепи в мм и пересчитать ее в секунды с учетом масштаба по оси времени.
16.
Зная, что
кОм, вычислить величину емкости
конденсатора
.
17.
Провести аналогичные измерения постоянных
времени для положений «2» и «3» переключателя
и вычислить значения емкостей
и
.
18.
Установив переключатель
в положение «1», переключатель
- последовательно в положения «2» и «3»,
измерить соответствующие постоянные
времени и вычислить значения сопротивлений
и
.
19.
Провести измерения постоянных времени
при других комбинациях
и
, а результаты измерений свести в
таблицу.
20. Зарисовать осциллограммы импульсов выходного напряжения для наиболее характерных комбинаций включаемых сопротивлений.
21. По приведенным выше формулам найти значения номиналов всех резисторов и конденсаторов в исследованных четырехполюсниках.
в) Требования к отчету: Отчет должен содержать:
- формулировку цели работы,
- схемы исследуемых четырехполюсников и блок-схему стенда,
- таблицы результатов измерений,
- расчет параметров элементов четырехполюсников,
- характерные осциллограммы выходных импульсов,
- выводы и оценку погрешности измерений.
г) Контрольные вопросы:
1. Основы операторного метода в теории цепей.
2. Вычисление отклика четырехполюсников на воздействие одиночного прямоугольного импульса.
3. Связь частотных и временных характеристик исследуемых цепей.
4. Задачи, поставленные в работе и методы их экспериментального решения.