文本内容:
实验十六波形变换器的设计、制作和测试(设计性实验)
一、实验目的
1.设计一个RC微分电路,将方波变换成尖脉冲波
2.设计一个RC积分电路,将方波变换成三角波
二、实验原理
1.微分电路在脉冲电路里,微分电路是一种常用的波形变换电路,它可将矩形脉冲(或方波)电压变换成尖脉冲电压图16-1所示是一种最简单的微分电路,它的实质上是一个对时间常数有一定要求的RC串联分压电路当电路时间常数远小于输入的矩形脉冲宽度时,则在脉冲作用的时间T0内,电容器暂态过程可以认为早已结束,于是暂态电流或电阻或电阻上的输入电压就是一个正向尖脉冲,如图16-2所示在矩形脉冲结束时,输入电压跳至零,电容器放电,放电电流在电阻上形成一个负向尖脉冲因时间常数相同,所以正负尖脉冲波形相同由于T0RC,所以暂态持续时间极短,电容电压波形近似输入矩形脉冲波,故有ucTu1t图16-1微分电路及其波形图16-2波形图因为所以该式说明输出电压u2t近似与输入电压u1t的导数成正比,这就是微分电路名称的由来设计微分电路时,通常应使脉冲宽度T0至少大于的五倍以上,即T05RC=RC,若取R=R0则CT0/5R0这样看来,选取愈小,输出电压愈接近输入电压的微分
2.积分电路积分电路是一种常用的波形变换电路,它是将矩形波变换成三角波的一种电路最简单的积分电路也是一种串联分压电路,只是它的输出是电容两端电压,且电路的时间常数远大于脉冲持续时间T0,如图16-3所示图16-3积分电路及其波形又因输出电压所以==也就是说,输出电压u2t近似与输入电压u1t的积分成正比,这也就是积分电路的由来如果将积分电路的充电和放电回路的时间常数设计得不一样,例如充电时间常数小而放电时间常数大(或相反),则积分电路还可以将矩形脉冲电压换为锯齿波电压,如图16-4所示设计积分电路,通常要求电路时间常数大于脉冲宽度的五倍以上,即=RC5T0图16-4矩形波到锯齿波的变换
三、实验仪器及设备双踪示波器1台__发生器1台毫伏表1只接线板1块
四、实验内容与步骤
1.RC微分电路的设计设计一个微分电路,使频率为5KHz、幅度为2V(峰值)的方波电压通过此电路变为尖脉冲电压给定R=6KΩ,试计算电容的选取范围选择三个不同大小的C值(其中一个在计算范围以外),观察输入、输出波形并记录下来
2.RC积分电路的设计设计一个积分电路,使频率为5KHz、幅度为2V(峰峰值)的方波电压通过此电路变为三角波电压给定电容C=
0.01μF,试计算电阻的选取范围选择三个不同大小的R值(其中一个在计算范围以外),观察输入、输出波形并记录下来
3.积分电路输出特性实验将上述积分电路输入矩形脉冲,频率仍然为5KHz,幅度不变,脉冲宽度T0=T/4,其中T为脉冲重复周期、观察输出波形是否为锯齿波,并解释
五、预习思考题
1.复习教材中的相关部分思考什么是微分电路、积分电路,他们的作用如何?
2.微分电路和积分电路与一般的RC电路有何区别?
六、实验报告
1.写出设计电路的计算过程
2.将观测到的各种电路波形绘制在坐标纸上,并分析得到的结果。