Постоянная времени

Произведение τ = RC называют постоянной времени цепи.

Если R измерять в Омах, а С – в Фарадах, то произведение RC будет измеряться в секундах. Для конденсатора емкостью 1 мкФ, подключенного к резистору сопротивлением 1 кОм, постоянная времени составляет 1 мс, если конденсатор был предварительно заряжен и напряжение на нём составляет 1 В, то при подключении резистора в цепи появится ток, равный 1 мА.

При условии t >> RC, напряжение на выходе интегрирующей цепочки практически равно выходному напряжению. Следует запомнить правило
пяти RC (или пяти τ): за время равное пяти постоянным времени, конденсатор заряжается или разряжается на 99%.

Интегрирующая (иногда её называют сглаживающая) цепочка при определенных условиях может выполнять функцию интегрирующего звена.

Дифференцирующая цепочка в зависимости от своих параметров может выполнять функции разделительного звена, укорачивающей или дифференцирующей цепочки.

Эффективность рассматриваемых цепочек зависит от соотношения между постоянной времени τ = RC и периодом входного сигнала T, поступающего на цепочку.

Например, функция интегрирования выполняется тем лучше, чем сильнее выражено неравенство τ >T. При этом автоматически выполняется неравенство U₂ < U₁.

Функция дифференцирования цепочкой, выполняется тем лучше, чем сильнее выражено неравенство . При этом, опять-таки, U₂ <U₁. В этом заключается существенный недостаток рассматриваемых цепочек, они делят (уменьшают) амплитуду выходного сигнала по сравнению с входным

 

Эксперимент 1: Исследование дифференцрующей цепи

 

Соберите схему дифференциальной цепочки и подключите к её входу генератор прямоугольных импульсов как показано на рис. 8.3.

Амплитуда прямоугольных импульсов 5 В, скважность 2.

Рисунок 8.3 – Схема к эксперименту 1

 

В соответствии с номером варианта по табл.8.1 определите период следования импульсов, и для заданного значения емкости выберите три различных значения сопротивлений для того чтобы выполнялись условия Т = RC;
Т = 0,1 RC; Т = 10 RC.

 

Таблица 8.1 ‑ Характеристика входного сигнала и емкость конденсатора

 

№ варианта
f, Гц
C, нФ

Получите и сохраните осциллограммы входного и выходных сигналов для различных значений выбранных сопротивлений, по осциллограмме определите период входного сигнала, длительность входного положительного импульса и длительность выходного положительного импульса, амплитуду входного и выходного положительных импульсов. Получите АЧХ дифференциальной цепочки.

Расчеты представьте в таблице 8.2.

 

Таблица 8.2 Результаты эксперимента 1

R, Ом	f, Гц	C, нФ	Tвх, c	tвх, c	tвых, c	Uвх	Uвых

Эксперимент 2: Исследование интегрирующей цепи

Соберите схему интегрирующей цепочки и подключите к её входу генератор прямоугольных импульсов как показано на рис.8.4. Для определенного ранее варианта и выбранных значений сопротивлений получите и сохраните осциллограммы входных и выходных сигналов, АЧХ интегрирующей цепочки

Рисунок 8.4 – Схема к эксперименту 2