Исследование линейных цепей

February 4, 2012 by admin Комментировать »

Лаборатория, состоящая из генератора и осциллографа, открывает обширные возможности в исследовании переходных процессов в линейных цепях, порой выявляя тонкие закономерности их работы. При этом наличие цифрового осциллографа с достаточной шириной полосы исследуемых частот (до 200 МГц у примененного TDS 2024В) с 2—4 каналами, делает возможным получение до 4 совмещенных осциллограмм, наглядно иллюстрирующих процессы в исследуемых цепях.

На рис. 5.44 показаны осциллограммы выходных сигналов генератора, делителя и напряжения на конденсаторе С контура при прямоугольном входном сигнале (типа меандра) при частоте его 25 кГц. Хорошо виден эффект ударного возбуждения контура при коротких перепадах сигнала генератора (их длительность данного генератора AFG3101 составляет 5 не).

Наблюдаемые осциллограммы вполне соответствуют обычной трактовке возбуждения затухающих колебаний в последовательном ЛСХ-контуре. Небольшие подозрения возникают при просмотре напряжения на выходе делителя — на фронтах прямоугольных импульсов чуть заметны короткие выбросы. Просто уменьшив масштаб развертки с 5 мке/дел до 25 нс/дел можно в деталях рассмотреть переходные процессы в области этих выбросов (рис. 5.45).

Тут мы видим нечто "фантастическое"! На второй и на третьей осциллограммах присутствуют высокочастотные колебания с частотой около 120 МГц и с довольно замысловатой формой огибающей. Опытные исследователи сразу догадаются, в чем тут дело — сказываются неучтенные паразитные малые индуктивности и емкости делителя напряжения, которые создают паразитные резонансные цепи, в которых возбуждаются колебания при воздействии на них перепадов напряжения малой длительности.

Рис. 5.44. Наблюдение ударного возбуждения последовательного RLC-контура

Возникающую ситуацию можно охарактеризовать поговоркой: "Лучшее — враг хорошего!". Причиной возникновения значительных колебаний является малая длительность перепадов выходного напряжения генератора AFG3101, которая составляет 5 нс. Переключив генератор в режим генерации импульсных сигналов, можно получать импульсы с регулируемой длительностью фронтов. Рис. 5.46 показывает переходные процессы (те же, что на рис. 5.45) при увеличении длительности перепадов до 25 нс. Нетрудно заметить резкое снижение амплитуды паразитных процессов.

Как известно, резонансные цепи могут использоваться для фильтрации сигналов сложной формы путем выделения их гармоник. На рис. 5.47 показан пример фильтрации треугольного напряжения, частота которого взята равно резонансной частоте контура. В связи с этим напряжение на конденсаторе С имеет хорошую синусоидальную форму.

При исследовании фильтрующих цепей и устройств наблюдения формы сигналов на их входе и выходе уже явно недостаточно для оценки их технических характеристик. Например, по виду сигналов на рис. 5.47 явно не определяется состав гармоник входного сигнала и степень их подавления резонансным фильтром. Для определения достаточно снять спектр сигнала (рис. 5.48). Спектр получен цифровым осциллографом TDS 2024В.

Рис. 5.45. Переходные процессы в области отрицательного среза меандра

Рис. 5.46. Переходные процессы в области отрицательного среза меандра при увеличении длительности перепада с 5до 25нс

Рис. 5.47. Пример фильтрации треугольного напряжения

Рис. 5.48. Спектр сигнала, полученного фильтрацией треугольного сигнала

Источник: Дьяконов В. П.  Генерация и генераторы сигналов / В. П. Дьяконов. — М. : ДМК Пресс, 2009. — 384 е., ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты