Властивості найпростіших RС-елементів - раздел Образование, Основи радіоелектроніки Для Виділення Сигналів У Найпростіших Rс-Фільтрах Використовується Зал...
Для виділення сигналів у найпростіших RС-фільтрах використовується залежність реактивного опору конденсатора, а разом із ним і коефіцієнта передачі чотириполюсника, від частоти. Для поліпшення вибірних властивостей окремі RС-елементи з'єднують у ланцюжкові та мостові схеми.
Властивості фільтрувального елемента залежать від опору та ємності, а також розміщення радіодеталей відносно напрямку передачі сигналу. Оскільки до складу фільтра входять лише реактивні елементи одного типу (в розглядуваному випадку — ємність), при одноразовому підведенні електричної енергії в колі відбувається необернений аперіодичний процес розрядження конденсатора через резистор із перетворенням енергії електричного поля на теплоту. Тому такі фільтри іноді називають аперіодичними.
Добуток значень опору та ємності має розмірність часу і називається постійною часу елементарного фільтра
. (4.1)
Вибором постійної часу і способу з'єднання елементів можна надати періодичному електричному фільтру інтегрувальних або диференціювальних властивостей, які розглядаються нижче.
Схему елементарного ФВЧ — диференціювального ланцюжка та його типові характеристики показано на рис.4.4. Послідовне вмикання конденсатора відносно напрямку передачі сигналу приводить до того, що фільтр не пропускає постійну складову сигналу. Із збільшенням частоти опір конденсатора зменшується і вище деякої граничної частоти цим опором можна знехтувати. Коефіцієнт передачі фільтра
. (4.2)
Рівняння амплітудно- та фазочастотної характеристик мають вигляд
(4.3)
Для рівня частотних спотворень Мн = 0,7 нижня гранична частота
(4.4)
вище якої фільтр прозорий.
У радіоелектронних колах розглянута схема найчастіше застосовується як перехідний міжкаскадний елемент, в якому конденсатор розділяє постійну складову струму живлення і змінну складову сигналу. Крім того, вона може використовуватись як елемент фазообертальних ланцюжків та ліній затримки сигналів, а також застосовуватись для аналогового диференціювання електричних сигналів, про що йтиметься нижче.
Схему елементарного ФНЧ — інтегрувального ланцюжка та його типові характеристики показані на рис. 4.5. Паралельне вмикання конденсатора відносно напрямку передачі сигналу приводить до того, що із зростанням частоти опір конденсатора спадає і він шунтує вихід фільтра. Отже, вище деякої граничної частоти коефіцієнт передачі сигналу швидко зменшується, тобто фільтр прозорий від нульової до деякої верхньої граничної частоти. Коефіцієнт передачі фільтра
(4.5)
Рівняння амплітудно- та фазочастотної характеристик мають вигляд
(4.6)
Для рівня частотних спотворень Мв = 0,7 верхня гранична частота
(4.7)
нижче якої фільтр прозорий.
У радіоелектронних колах розглянута схема найчастіше використовується як детектор модульованих сигналів. Саме такою вона розглядається в курсі фізики загальноосвітньої школи. Ця схема часто застосовується в емітерних і витокових колах для усунення змінної складової напруги з метою стабілізації положення РТ транзистора та її автоматичного зміщення, а також у випрямлячах змінного струму і стабілізаторах напруги. Крім того, вона використовується для аналогового інтегрування електричних сигналів, про що йтиметься нижче.
Характеристики найпростіших фільтрувальних елементів мають дуже пологі схили відносно граничних частот, тобто їхні фільтрувальні властивості невисокі. Тому на практиці застосовуються складніші фільтри, що містять RС-елементи як складові. Розглянемо їх докладно.
Схеми ланцюжкових електричних фільтрів верхніх і нижніх частот, зображені на рис.4.2, складаються з трьох ланок (їх може бути і більше). Такі фільтри використовують у лініях затримки сигналу й у колах повороту фази RС-генераторів, де ці фільтри з'єднують покаскадно. Всі ланки мають однакову сталу часу. Опори резисторів можна вибирати однаковими або такими, що змінюються за законом геометричної прогресії. В табл. 4.1 наведено деякі розрахункові співвідношення стосовно розглядуваних фільтрів для частоти повороту фази на 180°.
Таблиця 4.1
Схема на рис. 4.2, а
Кн
Схема на рис. 4.2, б
Кв
Схеми найпоширеніших мостових електричних фільтрів, які є поєднанням фільтрів верхніх та нижніх частот, показано на рис. 4.3. Якщо елементарні фільтри нижніх і верхніх частот з'єднують послідовно дістають схему фільтра, що має назву моста Віна (рис.4.3, а). Якщо для обох фільтрувальних елементів цієї схеми сталу часу вибрати однаковою, то
(4.8)
тобто існує квазірезонансна частотана якій коефіцієнт передачі фільтра має максимум. Такий фільтр набуває властивості смугового і називається квазірезонансним.
Для підвищення вибірних властивостей мостовий фільтр можна побудувати за схемою паралельного з'єднання чотириполюсників. Прикладом такого фільтра, ввімкненого відносно сигналу як загороджувальний, є 2Т-подібний міст. Його коефіцієнт передачі на квазірезонансній частоті
(4.9)
дорівнює нулю.
При виборі елементів такого фільтра задовольняють одну з трьох умов:
1) нульового балансу
(4.10)
2) симетрії моста
(4.11)
3) найбільшої добротності моста
(4.12)
де величини R1, і С2 – малі, а величини R2 та С1, – великі.
Найчастіше задовольняють другу умову.
У практичних схемах досить часто два резистори вмикають для поділу напруги (рис.4.6), де резистор R2 завжди шунтується ємностями монтажу, вхідними та іншими ємностями. Внаслідок цього складові спектрів, що мають різні частоти, послаблюються по-різному. Для того щоб уникнути спотворень сигналу і зробити АЧХ горизонтальною в усьому діапазоні частот, паралельно резистору умикають конденсатор, ємність якого
Рис. 4.6. Схема подільника напруги з частотно-незалежним коефіцієнтом передачі
вибирають, виходячи з умови
. (4.13)
У цьому разі коефіцієнт передачі подільника не залежить від частоти і визначається виразом
. (4.14)
Диференціювання сигналів можна виконувати за допомогою ФВЧ, якщо вибір його елементів задовольняє додаткові умови, які забезпечують рівність
, (4.15)
де —коефіцієнт пропорційності.
Ураховуючи те, що , а
(4.16)
дістаємо
. (4.17)
Оскільки похідна гармонічної функції є також гармонічною функцією, диференціюють прямокутні імпульсні сигнали й одержують ПХ схеми. Якщо тривалість імпульсу задовольняє умову , то
. (4.18)
Таким чином,
, (4.19)
де .
У розглянутому випадку диференціюється незмінна на проміжку часу функція (вершина імпульсу). Похідна сталої величини дорівнює нулю, тобто умовою ідеального диференціювання буде . На ПХ диференціювального ланцюжка (див. рис. 4.4, г) лінія 3 відповідає умові реального диференціювання, лінія 1 — звичайному перехідному процесові за умови (4.4), а лінія 2 — умові .
Інтегрування сигналів можна виконувати за допомогою ФНЧ (див. рис 4.5, а), якщо вибір його елементів задовольняє додаткову умову, яка забезпечує рівність
. (4.20)
З причин, наведених вище, зручно розглядати інтегрування прямокутного імпульсу, тобто постійної на проміжку часу напруги. Тоді напруга на виході інтегрувального ланцюжка
. (4.21)
Ураховуючи (4.16), маємо , так що
. (4.22)
Якщо тривалість прямокутного імпульсу задовольняє умову , то
. (4.23)
Тоді
, (4.24)
де .
На ПХ інтегрувального ланцюжка (див. рис. 4.5, г) лінія 3 відповідає Умові ідеального інтегрування, лінія 1 — звичайному перехідному процесові за умови (4.7), а лінія 2 — умові .
Інтегрування імпульсів застосовують в імпульсних пристроях для формування лінійно-змінної напруги, а диференціювання — для скорочення тривалості імпульсів запуску.
Затверджено Міністерством освіти i науки України... Підручник для студентів вищих педагогічних...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Властивості найпростіших RС-елементів
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
СПИСОК СКОРОЧЕНЬ
АЛП – арифметико-логічний пристрій
АМ – амплітудна модуляція
АРП – автоматичне регулювання
АХ – амплітудна характеристика
АЦП – а
ПЕРЕДМОВА
Політехнічна і практична спрямованість підготовки майбутніх учителів фізики значною мірою залежить від опанування ними необхідного обсягу знань та практичних умінь стосовно загальнотехнічних дисцип
Сигнали та їхні параметри.
Сигнал — це будь-який фізичний носій інформації, кількісні характеристики змінюються з часом. Це фізичний процес, здатний діяти на органи чуття людини або технічні пристрої (
Сигнали повідомлення
Реальні сигнали повідомлення (наприклад, електричні сигнали мови, музики, зображення) є випадковими неперіодичними функціями часу. Для спрощення аналізу вважаємо їx складними періодичними детерміно
Багатоканальна передача інформації
Розглянуті аналогові і цифрові сигнали повідомлення можуть бути використані для передачі по лінії зв'язку одночасно тільки одного повідомлення. Такий зв'язок називається однокана
Деталі й елементи радіоелектронних кіл
Будь-який складний радіоелектронний пристрій складається з обмеженого набору відносно простих деталей, які при з'єднанні утворюють електричні кола. Електричне коло — це сукупність з'єднаних
Схеми радіоелектронних пристроїв
Для побудови, аналізу й унаочнення радіоелектронних пристроїв користуються різноманітними схемами, найпоширенішими з яких є структурні, функціональні, принципові (повні), монтажні (
Аналіз властивостей радіоелектронних кіл
Існує кілька способів аналізу властивостей радіоелектронних кіл: аналітичні, графічні, графоаналітичні. Залежно від схеми, режиму її роботи, виду сигналу, цілей аналізу вибир
Чотириполюсника
Розглянемо навантажений чотириполюсник (див. рис. 2.6, б), в якому значення струму на виході замінимо за законом Ома . Тоді система рівнянь
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Вимірювання основних параметрів чотириполюсників
Усі розглянуті вище характеристики та параметри чотириполюсника можна одержати експериментально прямим вимірюванням й обчисленням.
Для визначення малосигнальних параметрів
Діелектричних матеріалів
Найпоширенішими радіодеталями як у дискретному, так і в інтегральному виконанні є резистори та конденсатори, які виготовляють з різноманітних провідникових матеріалів з використанн
Резистори
За зонною теорією провідності до напівпровідників належать речовини, в яких ширина забороненої зони не перевищує 3 еВ, або такі, питома електропровідність яких лежить у межах від 10
Транзистори
Транзистором називають напівпровідниковий прилад, що має три виводи (електроди) і здатний підсилювати потужність сигналу.
Назва приладу походить як словосполучення від двох англі
Електровакуумні прилади
Найпростіший електровакуумний прилад — діод (рис. 3.22, а) має вигляд балона, тиск повітря в якому не перевищує 10–7…10–8 мм. рт. ст., де знаходя
Чотириполюсники
Розглянуті в п. 3.5 та 3.6 активні елементи радіоелектронних кіл мають різну фізичну природу, будову і принцип дії, але в радіоелектронних пристроях вони виконують одну й ту саму фу
Транзисторів та електронних ламп
Режим роботи транзисторів й електронних ламп забезпечується початковим положенням РТ на їхніх ВАХ, яке визначається значеннями постійних напруг на електродах за відсутності сигналу.
Напівпровідникові інтегральні мікросхеми
Розглянуті радіодеталі – резистори, конденсатори, діоди, транзистори, електровакуумні прилади тощо – складають дискретну елементну 6азу радіоелектроніки. Кожна з цих деталей виготов
Мікроелектроніку
Підвищення рівня інтеграції мікросхем І пов'язане з ним зменшення розмірів елементів мають свої межі. Наприклад, Інтеграція більш як 10е елементів в 1 см3 кристала стає вже ек
Електронно-променеві прилади
Електронно-променевими називають електровакуумні прилади, в яких для перетворення сигналів інформації використовують потік електронів у вигляді гостро сфокусованого променя або пучка пром
Типи електричних фільтрів
Однією з поширених операцій, що виконуються в радіоелектронних колах, є виділення певного сигналу або частини його спектра з сукупності інших сигналів та завад. Для цього використо
Вибірні властивості коливального контуру
Резонансні фільтри, або -фільтри, складають з коливальних контурів, тобто з каскадно з’єднаних реактивних елементів різного виду. В них заб
Загальна структура і типи підсилювачів
Підсилення — це найпростіший і базовий вид будь-яких перетворень електричних сигналів. Навіть у тих випадках, коли для виконання основної функції (наприклад, перетворення спектрів сигналів) досить
Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на
Каскаду
Для підсилення широкосмугових сигналів найчастіше застосовуються аперіодичні підсилювачі. Вони ж є основою для створення підсилювальних мікросхем і вибірних підсилювачів, побудованих на
Резонансні підсилювачі
Ці підсилювачі найчастіше використовуються для виділення та підсилення радіочастотних сигналів. Це — суто вузькосмугові вибірні підсилювачі, основними параметрами яких є максимальний коефіцієнт під
Підсилювачі потужності
Ці підсилювачі призначені для забезпечення потрібної потужності сигналу на опорі навантаження при мінімальному значенні коефіцієнта нелінійних спотворень і максимальному ККД. Підсил
Підсилювачі постійного струму й операційні підсилювачі
Якщо миттєві значення сигналу змінюються дуже повільно, то нижня гранична частота смуги пропускання підсилювача має прямувати до нуля. З цією метою каскади підсилювачів з'єднують мі
Загальна структура і типи перетворювачів сигналів
Перетворення електричних сигналів поряд з їх виділенням та підсиленням є однією з основних функцій радіоелектроніки. Існує два виду перетворення сигналів: логічне перетворенн
Модуляція і схеми модуляторів
Модуляція — це процес, завдяки якому з використанням допоміжного коливання спектр керувального сигналу переноситься до ділянки вищих частот із метою здійснення багатоканальної передачі інфор
Демодуляція і схеми детекторів
За визначенням демодуляція (детектування) сигналу — це процес, зворотний його модуляції. Згідно з п. 6.1 детектування може відбуватися як у параметричних (синхронне детектува
Перетворення і множення частоти
Перетворення частоти — це лінійне перенесення спектра радіосигналу з однієї області частот в іншу, як правило, більш низькочастотну. При цьому форма обвідної модульованого сигналу та його
Загальна структура і типи генераторів
Генератори електричних коливань перетворюють енергію джерела живлення на енергію змінного струму, частота якого визначається параметрами коливальної системи. Існують різні способи г
Автогенератори з коливальним контуром
Автогенератор із коливальним контуром — це резонансний підсилювач з колом 33, побудований за трансформаторною, автотрансформаторною або ємнісною схемами. Підсилювач може бути
Підсилювачах
Застосування автогенераторів з коливальним контуром має обмеження як при надвисоких частотах, так і при низьких. із зростанням частоти розміри коливальної системи зменшуються настіл
Генератори релаксаційних коливань
Генераторами релаксаційних коливань називають такі джерела періодичних імпульсних сигналів, в основі роботи яких лежить періодичне накопичення енергії від джерела постійного струму в ємно
Тригери
Тригером називають пристрій, що має два стійких стани рівноваги і здатний стрибком переходити з одного стану стійкої рівноваги в інший під дією зовнішнього (керувального) сигналу запуску.
Використовуваних радіочастот
Першим технічним застосуванням радіоелектроніки було передавання інформації на відстань за допомогою електромагнітних хвиль, або радіохвиль. Для його здійснення треба, утворити кана
Радіопередавачів
Структурні схеми радіопередавачів, їхні конструкції та принципові схеми значною мірою визначаються основними технічними показниками: призначенням і місцем експлуатації; потужністю сигналу в антені
Радіоприймачів
Усі радіоприймачі можна поділити на дві великі групи: побутові та професійні. Перші призначені для приймання програм радіомовлення і телебачення. Ними користується нас
Особливості побудови деяких елементів радіоприймачів
Ці особливості пов'язані з широкодіапазонністю радіоприймачів як за частотою, так i за динамічністю сигналів на вході. Висока якість приймання потребує в цих умовах зберіганн
Принципи телебачення
Сукупністъ оптичних, електронних i радіотехнічних пристроїв, за допомогою яких зображення перетворюєься на електричні сигнали, після чого вони передаються на відстань, синтезуються
Структурні схеми монохромних телевізорів
За принципом дії телевізійні приймачі можуть бути прямого підсилення i супергетеродинні. Вони можуть бути побудовані за дво- або одноканальною схемою. Із збільшенням кількості телев
Принципи радіолокації
Радіолокація — це галузь радіоелектроніки, за допомогою якої при використанні електромагнітного випромінювання виявляють, визначають місцеположення у просторі, напрямок i швидкістъ руху (
Радіолокація неперервним сигналом
Найперші РЛС були саме доплерівськими станціями неперервного випромінювання. Спрощену структурну схему такої станції показано на рис. 10.2. Станція складається з генератора високоча
Радіолокація імпульсним сигналом
На рис. 10.4 зображено спрощену структурну схему імпульсної РЛС. Її роботою керує генератор синхроімпульсів ГСІ. Від його дуже коротких імпульсів у вcix блоках РЛС починається відлі
Конструктивні особливості окремих елементів РЛС
Виявлення та визначення координат i параметрів руху об'єктів у просторі за допомогою електромагнітних хвиль — досить складна суперечлива технічна проблема, однією з основних умов ус
Оброблення цифрової інформації
Електронні обчислювальні машини (комп'ютери) — це засоби перетворення інформації, які є програмованими автоматами.
Існують машини для оброблення інформації в аналоговій формі та
Апаратні засоби ЕОМ
Будь-яка ЕОМ складається з електронних операційних пристроїв, що виконують операції, задані програмою, і генерують, транспортують та перетворюють електричні імпульси, якими позначен
Комп’ютерні мережі
З'єднання кількох комп’ютерів у систему значно розширює можливості користувачів. Для організації комп’ютерної мережі в кожному комп’ютері встановлюється спеціальна плата — мережний адаптер. У мереж
Основні типи комп’ютерів
Практично всі типи ЕОМ побудовано за принципами і схемою, розглянутими вище. Проте залежно від конкретних сфер застосування вони різняться кількісними характеристиками, структурою а
Основні операційні елементи обчислювальної техніки
Як зазначено при розгляді апаратних засобів обчислювальних систем, оброблення цифрової інформації полягає у виконанні елементарних операцій з електричними імпульсами, що відтворюють
Питания радіоелектроніки в курсі фізики i спецкурсах
Вивченню питань радіоелектроніки в структурі базового курсу фізики приділяється значна увага. В шести великих розділах завершального ступеня навчання i майже десяти лабораторних роб
Радіоелектроніка у кабінеті фізики i засобах навчання
Кабінет фізики сучасної загальноосвітньої школи досить насичений радіоелектронною апаратурою та обладнанням. Його можна поділити на такі основні групи: навчальні моделі для вивчення
Радіоелектроніка в позакласній роботі
Через те, що радіоелектроніка оточує нас у повсякденному житті, завдяки багатьом своїм загадковим явищам та ефектам i різноманітності застосування вона викликае жвавий інтерес навит
Елементи радіоелектроніки в технічній творчості школярів
Однією з найбільш гнучких та ефективних форм опанування теоретичних знань радіоелектроніки i набуття практичних навичок школярами є фізико-технічний гурток або факультатив, що пєедн
ТА РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1.Алгинин Б. Е. Кружок электронной автоматики.— М.: Просвещение, 1990. —192 с.
2.Бобровников Л. 3. Радиотехника и электроника. — М.: Недра,
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
. (4.1)
. (4.2)
(4.3)
(4.4)
(4.5)
(4.6)
(4.7)
(4.8)
на якій коефіцієнт передачі фільтра має максимум. Такий фільтр набуває властивості смугового і називається квазірезонансним.
(4.9)
(4.10)
(4.11)
(4.12)
умикають конденсатор
, ємність якого
. (4.13)
. (4.14)
, (4.15)
—коефіцієнт пропорційності.
, а
(4.16)
. (4.17)
, то
. (4.18)
, (4.19)
.
функція 
(вершина імпульсу). Похідна сталої величини дорівнює нулю, тобто умовою ідеального диференціювання буде 
. На ПХ диференціювального ланцюжка (див. рис. 4.4, г) лінія 3 відповідає умові реального диференціювання, лінія 1 — звичайному перехідному процесові за умови (4.4), а лінія 2 — умові 
.
. (4.20)
. (4.21)
, так що
. (4.22)
, то
. (4.23)
, (4.24)
.
Новости и инфо для студентов