Тепер, як і у випадку з діодом поміняємо місцями конденсатор і резистор Така RC ланцюг називається дифференцирующей

Рис 184 Схема досвіду з диференціює RC ланцюгом Налаштування я зберіг ті ж, що і в першому досвіді

Рис 185 Досвід з диференціює RC ланцюгом

Чим цікаві ці два досвіду

Зверніть увагу на маркери на осцилограмах На першому маркер встановлено тоді, коли імпульс переходить зі стану нульової напруги в стан максимальної напруги Напруга на конденсаторі встановлюється не відразу, а через деякий час Тоді як струм (другий досвід) встановлюється відразу максимальним, і за той же час спадає до нуля Це приклад того, що струм через конденсатор випереджає напруга по фазі (станом) Нагадаю, що в першому досвіді ми спостерігали напруга на конденсаторі, а в другому напруга на резистори, сформований струмом через конденсатор

Інтегруюча RC ланцюг виявилася корисна для зменшення пульсацій на виході випрямляча блоку живлення А де знаходить застосування дифференцирующая RC ланцюг Наприклад, там, де нам потрібен короткий імпульс, як у разі запису даних в D-тригер

Коли ми говорили про амплітудно-частотній характеристиці каскаду посилення, я стверджував, що вона схожа на характеристику інтегруючого RC ланцюга Я стверджував, але, давайте перевіримо

Мій прилад має таку функцію, як робота в режимі плоттера Боде (приладу, що знімає амплітудно-частотну характеристику) Скористаємося цією можливістю

Рис 186 Амплітудно-частотна характеристика інтегруючого RC ланцюга

Щоб отримати АЧХ, підключаємо генератор до входу ланцюга, а канал 1 осцилографа до виходу Перевіряємо на екрані осцилографа, що з сигналом все в порядку (або, налаштовуємо генератор, щоб все було в порядку) Натискаємо кнопку Circuit Analyzer на приладі (мишкою, мишкою) Встановлюємо параметри: діапазон частот (Frequency Range), Вертикальну шкалу (Vertical Scale), Початкову частоту (Frequency Start), Діапазон напруги (V Range) Залишилося натиснути кнопку Start Якщо прилад закінчив роботу, а АЧХ не зявиться, слід поправити діапазон напруги або вихідна напруга генератора

Як видно на отриманій діаграмі, спад АЧХ за верхньою граничною частотою – 20 дБ / декада Коли ми будемо проводити експеримент з каскадом підсилення, ми знімемо його амплітудно-частотну характеристику і порівняємо з отриманої в цьому досвіді

Інтегруюча RC ланцюг – це і фільтр низьких частот Якщо скористатися маркерами, то можна знайти верхню граничну частоту або частоту зрізу

Рис 187 Визначення частоти зрізу

Наявність другого каналу у осцилографа дозволяє отримати і фазочастотную характеристику електричного кола Налаштування такі ж, як і при знятті амплітудно-частотної характеристики, другий канал осцилографа підключається до входу RC ланцюга, а в основному меню в пункті View вибирається додавання фазочастотной характеристики

Рис 188 Фазочастотная характеристика RC ланцюга

На частоті зрізу, на малюнку вище це зазначено, фаза змінюється на 45 градусів

Спостерігаючи за тим, як прилад знімає частотні характеристики, можна сказати, що так само характеристики були б отримані, якби їх знімали вручну: починаючи з заданої частоти, прилад послідовно, з заданим кроком, змінює частоту і проводить вимірювання вихідного сигналу Результати цих вимірювань відображаються у вікні відліків (у правому нижньому куті) Напруга виводиться в ефективних значеннях, а результати в децибелах виходять розрахунковим шляхом

Такий послідовний відлік вихідних значень можна організувати за допомогою мікроконтролера Коли ми повернемося до цієї теми, можливо, розглянемо, як це зробити

Зрушення фаз між вхідним і вихідним сигналом за наявності двох каналів можна спостерігати і на екрані осцилографа

Рис 189 Зрушення фаз між вхідним і вихідним напругою RC ланцюга

Нагадаю, що канал 1 (вихід) малюється синім кольором, а канал 2 (вхід) червоним Про це нагадують цифри поруч з міткою тригера

Аналогічно тому, як ми отримали амплітудно-частотну характеристику інтегруючого RC ланцюга, ми можемо отримати її і для диференціює RC ланцюга – досить поміняти резистор і конденсатор місцями

Рис 1810 Амплітудно-частотна характеристика диференціює RC ланцюга

Для зручності використання графіків є можливість змінити кольори отриманих кривих і маркерів Для цього достатньо зайти в основному меню вікна плоттера в розділ Options, Де вибрати пункт Colors

Така частотна характеристика підходить для фільтра високих частот, яким RC ланцюг і є

Використовуючи різні варіанти включення резисторів і конденсаторів, можна отримати фільтри режекторние, що не пропускають задані частоти, смугові, пропускають задані частоти Але, розглядаючи фільтри низьких і високих частот, ми можемо сказати, що вони одночасно є дільниками змінної напруги Тобто, зменшують вхідна напруга Щоб уникнути цього, застосовують активні фільтри, додаючи транзисторний підсилювач, або будують активний фільтр з використанням операційних підсилювачів

Перш, ніж перейти до дослідів з транзистором, розглянемо ще один з аспектів корисного застосування фільтрів Мій прилад дозволяє побачити спектральний склад сигналу Ось, наприклад, спектр прямокутних імпульсів з частотою 140 Гц

Рис 1811 Спектр меандру з частотою 140 Гц

Для отримання спектру потрібно перевірити, чи не виходить сигнал генератора за переділи екрану, зєднавши вхід каналу і вихід генератора, а потім натиснути кнопку Spectrum Analyzer

На малюнку відзначена амплітуда основного тону і третьої гармоніки Використовуємо фільтр низьких частот попередніх дослідів, подавши сигнал на вхід фільтра

Рис 1812 Спектр того ж сигналу, що пройшов найпростіший фільтр низьких частот

Спектр помітно «схуд» Застосовуючи більш складні фільтри, можна виділити потрібні гармонійні складові, ніж ми пізніше постараємося зайнятися, щоб збагатити нашу найпростішу домашню лабораторію

При створенні звукових підсилювачів потужності, на які припадає основне навантаження, питання нелінійних спотворень стає одним з найважливіших Зазвичай параметр, що визначає їх, називається коефіцієнт нелінійних спотворень Знаючи спектральні складові сигналу, можна обчислити цей коефіцієнт Слід тільки мати на увазі, що повторюючи «заповітну схему», де вказані нелінійні спотворення, непогано дізнатися, за якою методикою вони вимірювалися Іноді застосовують вимір цього параметра з зважувальних фільтром Останній дає більш точне уявлення про помітності спотворень в силу того, що людське вухо по-різному сприймає спотворення на різних частотах Але числове значення при цьому може виявитися іншим, ніж без взвешивающего фільтра

Про те, як практично в домашніх умовах можна оцінити нелінійні спотворення, ми теж поговоримо пізніше (для тих, у кого немає аналізатора спектра) А зараз проведемо кілька дослідів з транзисторами

Джерело: Гололобов ВН, – Самовчитель гри на паяльнику (Про електроніці для школярів і не тільки), – Москва 2012