Purcell Е. М. 1965. Electricity and magnetism (Berlieley piiisics course, vol. 2). New Yorii-. McGraw-Hill. Прекрасный учебник по теории электромагнетизма. Отдельные разделы посвящены электрической проводимости и анализу цепей переменного

тока с использованием комплексных чисел. Sliilling Н. Н. 1967. Electrical engineering circuits. New Yorii: Wiley, Традиционный подход к материалу, изложенному в главе 1.

Глава 2

Camenzind Н. R. 1968. Circuit design for integrated electronics. Reading, Mass. Addison - Wesley. Хорошо изложенный материал по физике транзисторов и интегральных схем.

Ebers J. J. Moll. J. L. 1954. Large-sgnal behavior of junction transistors. Proc. iRE, 42: 1761-1772. Вывод уравнения Эберса-Молла.

Grove А. S. 1967. Physics and technology of semiconductor devices. New Yorii: Wiley. Описаны принципы создания и работы биполярного транзистора и полевого транзистора.

Schilling D. S., BeloveC. 1968. Electronic circuits: discrete and integrated. New York:

McGraw-Hill. Традиционный анализ транзистора с помощью h-параметров. Searle С. L., Boothroyd: А. R., Angelo Е. J., Jr., Gray P. E., Pederson D. O. 1966. Elementary circuit properties of transistors (Semiconductor electronics education committee, vol. 3). New York: Wiley. Посвящена физике транзисторов. Discrete products data books . Сборники технических паспортов на транзисторы, которые время от времени публикуют все фирмы, занятые производством транзисторов, в частности Faircild, GE, Motorola, National, RCA, TI. Без паспортных данных не обойтись при разработке схем.

Глава 3

Graeme J. G. 1973. Applications of operational amplifiers: third generation techniques. New York: McGraw-Hill. Одна из серийных брошюр, публикуемых фирмой Burr-Brown.

Graeme J. G. 1977. Designing with operational amplifiers. New York: McGraw-Hill. Описаны различные варианты использования ОУ.

Jung W. G. 1975. 1С op-агар cookbook. Indianapolis: Howard W. Sams & Co. Приведено множество схем с объяснениями.

Stout D. F., Kaufman M. 1976. Handbook of Operational Amplifier Circuit Design. New York: McGraw-Hill. Подробно описаны методы разработки схем.

((Linear databoeks*. Сборники технических паспортов на линейные интегральные схемы и замечания по применению, публикуются под этим заголовком примерно один раз в два года всеми фирмами, занятыми производством линейных интегральных схем, в частности Analog Devices, Fairchild, Motorola, National RCA, Signetics, TI. Паспортные данные необходимы при разработке электронных схем.

Глава 4

Bruton L. Т. 1980, RC active circuits: theory and design. Englewood Cliffs. N. J.: Prentice-Hall.

Clarke K. K. Hess D. T. 1971. Communications circuits: analysis and design. Reading, Mass.: Addison-Wesley. Включает материал по осциллографам.

Daniels R. W. 1974. Approximation methods for electronic filter design. New York; McGraw-Hill.

Hilburn J. L., Johnson D. E. 1973. Manual of active filter design. New York; McGraw-Hill.

Hilburn J. L., Johnson D. E. 1975. Rapid practical desigh of active filters. New York: Wiley. Приведены таблицы и процедуры, используемые при разработке,

Johnson D., Johnson J., Moore Н. 1980. A handbook of active filters. Englewood, Cliffs. N. J.: Prentice-Hall. Книга написана на современном уровне.

Lancaster D. 1979. Active filter cookbook. Indianapolis: Howard W. Sams & Co. Подробно описаны процедуры разработки; изложенньш материал легко восприиима ется.

Sentz R. е., Bartkowiak R. A. 1968. Feedback amplifiers and oscillators. New York: Holt, Rinehard, and Winston. В книге изложена теория генератора.

Zverev А. 1. 1967. Handbook of filter syntiiesis. New York: Wiley. Приведены подробные таблицы для разработки пассивных LC-фильтров и фильтров на кристаллах. См. также: Graeme J. G., 1973, в библиографии к гл. 3.

Глава 5

Pressman А. I. 1977. Switching and linear power supply, power converter design. Rochelie Park. N. J.: Hayden Book Co.

Voltage regulator handbooks. Сборники технических паспортов и замечаний по применению; время от времени публикуются под этим заголовком фирмами Fairchild, National. TI. Сборник Ыпеаг databooks , приведенный в библиографии к гл. 3, также содержит паспортные данные, необходимые при разработке схем.

Глава 6

Реппеу W. М., Lau L eds., 1972. MO.S integrated circuits. New York: Van Nostrand Reinhold. Рекомендуем вам эту книгу.

Richman P. 1973. MOS field-effect transistors and integrated circuits. New York: Wiley. Посвящена физическим основам полевых транзисторов на МОП-структурах. См. также: Grove, А. S., в библиографии к гл. 2.

cFET data Ьоок . Сборники технических паспортов на полевые транзисторы и замечания по применению; публикуются под этим или подобным заголовком один раз в несколько лет всеми фирмами, занятыми производством полевых транзисторов, в частности General Instruments, Intersil, National, Silicinix. Необходимы при разработке схем.

Глава 7

Morrison М. 1967, Grouncing and shielding techniques in instrumentation. New York: Wiley.

Motchenbacher C. d., Fitchen F. C, 1973. Low-noise electronic design. New York: Wiley. Рекомендуем испольсозать эту книгу при разработке усилит.ли°1 с низким уровнем шумов.

Ott Н. W. 1976. Noise reduction techniques in electronic systems. New York: Wiley. Экранирование и помехозащита. (Имеется перевод: Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах.- М.; Мир, 1979).

Sheingold D. Н. ed. 1974, Nonlinear Circuits Handbook. Norwood, Mass.: Analog Devices. Рекомендуем вам пользоваться этой книгой. (Имеется перевод: Справочник по нелинейным схемам/под ред. Д. Шейнголда.- М.: Мир, 1977).

Wong У. J., Ott W. е. 1976. Function circuits: design and application. New York: McGraw-Hill. Описаны нелинейные схемы и экзотические операционные усилители.

Data acquisition handbook)) u Linear data book*. Сборники технических паспортов и замечаний по применению прецизионных схем; публикуются один раз в несколько лет под таким или подобным заголовком многими фирмами, занятыми производством полупроводников, в частности Analog Devices, Burr-Brown, Ехаг, Philb-rick, Precision Monolithics.

Глава 8

Blakeslee T. R. 1975, Digital design with siandard MSI and LSI. New York: Wiley.

HtU F. J., Peterson G. R. 1968. Introduction to switching theory and logical design. New York: Wiley. Классический учебник по разработке логических схем.

Lancaster D. 1979. TTL cookbook. Indianapolis: Howard W. Sams & Co. Собраны примеры реальных схем, изложенный материал легко воспринимается.

Lancaster D. 1977, CMOS cookbook. Indianapolis: Howard W. Saras & Co. Хорошая книга для чтения, содержит всевозможные примеры. В ней рассмотрена широко используемая (но редко упоминаемая) ML (логика Микки Мауса).

Wickes W. E. 1968. Logic design witli integrated circuits. New York: Wiley.

TTL data book , CMOS data books. Сборники технических паспортов и замечаний по применению, публикуются примерно один раз в два года под этими заголовками фирмами, которые заняты производством полупроводниковых элементов, в частности Advanced Micro Devices (AMD), Fairciiild, Motorola. National RCA, Signetics, TL Эти сборники содержат очень полезный материал.

Глава 9

Gardner Р. М. 1979. Phaselock techniques. New York: Wiley. Новое издание классической и нестареющей книги по ФАПЧ.

Hnatek Е. R. 1976. А users handbook of D/A and A/D converters. New York: Wiley. Описываются различные примеры применения.

Jung W. G. 1978. 1С converter cookbook, Indianapolis: Howard W Sams & Co. В книге рассмотрено использование современных преобразователей на интегральных схемах.

Schmid Н. 1970. Electronic analog/digital conversions. New York: Van Nostrand Rein-hold. Книга посвящена методам преобразования.

Sheingold D. Н., ed. 1972. Analog-d gital conversion handbook. Norwood, Mass.: Analog Devices. Книга посвящена основам аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований, особое внимание уделено ограничениям.

Stearns S. D. 1975. Digital signal anali ,is. Rochelle Park, N. J.: Hayden Book Co. В книге рассмотрены вопросы обработки сигналов цифровой фильтрации.

Conversion products data Ьоок , Data acquisition data Ьоок . Сборники технических паспортов и замечаний по применению, публикуются ежегодно под этими заголовками фирмами, занятыми производством полупроводниковых элементов, в частности Analog Devices, Burr-Brown, Datel, Hybrid Systems. Philbrick,

Interface data book*. Сборники технических паспортов и замечаний по применению, публикуются один раз в несколько лет под этим заголовком фирмами, занятыми производством полупроводниковых элементов, в частности Fairchild, Motorola, National, TI. Фирмы Sprague и TI публикуют также сборники по периферийным схемам.

Глава 10

Sloan М. Е. 1980. Introduction to minicomputers and microcomputers, Reading, Mass.: Addibon-Wesley. В этой книге основное внимание уделено ЭВМ, она ориентирована на программное обеспечение.

PDP-11 processor handbooks. Буклеты 1*од таким заголовком публикует фирма Digital Equipment Corp., Maynard, Mass.

Programmers reference manual . Несколько буклетов под таким заглавием опубли-ковала фирма Data General Corp., Southboro, Mass.

Глава II

Barden W., Jr. 1978. The Z-80 microcomputer handbook. Indianapolis: Howard W. Sams & Co. В книге собраны все сведения о Z-80, об аппаратной и программной частях.

Burton D. Р., Dexter А. L. 1977. Microprocessor systems handbook. Norwood, Mass.: Analog Devices. Книга посвящена нестандартным примерам использования.

Osborne А. 1979. An introduction to microcomputers, vol. 1: Basic concepts. Berkely, Calif.: Adam Osborne & Associates. В книге обсуждаются основные микропроцессоры См. также том 2 (Some real microprocessors) и том 3 (Some real support devices).

Peatman J. P. 1977. Microcomputer-based design. New York: McGraw-Hill. Книга представляет собой обзор использования микропроцессоров.

Sargent М., III, Shoemaker R. L. 1930. Inerfacing small computers to the real world. Reading Mass.: Addison-Wesley. Bкниге рассмотрено подключение микро-ЭВМ к лабораторному оборудованию и другим приборам; проанализированы некоторые проблемы и приведены лабораторные упражнения,

Slater М., Bronson В. 1979. Practical microprocessors. Santa Clara, Califf.: Hewlett-Packard Corp. Р>уководство no использованию микропроцессора 5036A в лаборг торных исследованиях.

Soucek В. 1976. Microprocessors and microcomputers. New York: Wiley. Основнс внимание авторы книги уделили микро-ЭВМ и вопросам программировани? (Имеется перевод: Соучек Б. Микропроцессоры и микро-ЭВМ.- М.: Сов. радис 1979.) Когда вы доберетесь до сути дела, можно также порекомендовать для чте ния руководства по 8085 ( Руководство пользователя MCS-85 фирмы Intel 8086 ( Руководство пользователя MCS-86 фирмы Intel ), 6809 (Motorola) и 2800 (Zilog),

Глава 12

Coombs С. F Jr., ed. 1979, Printed circuits handbook. New York: McGraw-Hill. Рас смотрены вопросы разработки, изготовления и использования печатных план

Technical manual and catalog*. Westlake Village, Califf : Bishop Graphics. Част обновляемьш каталог, содержащий информацию по печатному монтажу.

Глава 13

Carlson R. S. 1975. High-frequency amplifiers. New York: Wiley, В книге рассмотрен]

транзисторные усилители. Klapper J., Frankle J. T. 1972. Phase-locked and frequency-feedback systems, Ne\

York: Academic Press. В книге рассматривается вопрос использования ФАПЧ в рг

диочастотных коммуникационны'с схемах. Panter Р. F. 1965. Modulation, noise, and spectral analysis, New York: McGraw-Hill

Эта книга охватывает вопросы модуляции и детектирования. Skolnik М. I., ed. 1979. Radar handbook. New York: McGraw-Hill. Эта книга содер

жит основные положения и выводы о радарах. Viterbi А. J. 1966, Principles of coherent communication. New York: McGraw-Hil!

В Этой книге изложена классическая теория модуляции.

The radio amateurs handbooks. Newington, Conn.: American Radio Relay League Ежегодно публикуемое руководство для радиолюбителей. RF transistor data books. Сборники технических паспортов и замечаний по приме нению, публикуются время от времени под этим или подобным заглавием фирмг ми, занятыми производством транзисторов, в частности Motorola, RCA, Siliconi (VMOS), TRW.

Глава 14

Chappell A., ed. 1978. Optoelectronics: theory and practice. New York: McGraw-Hill

Книга no оптоэлектронной технике. Luppold D. S. 1969. Precision dc measurements and standards. Reading, Mass.: Addi son-Wesley. Electro-optics handbooks, (переиздается время от времени). Рассмат

риваются детекторы, лазеры, кинескопы. Temperature measurement handbook*. Stanford, Conn.: Omega Engineering Corp

(переиздается довольно часто). Рассматриваются термопары, термисторы, резне

тивные термисторы.

Рекомендации по применению элементов фирмы Hewlett-Packard: АР52-2 ( Ti mekeeping and frequency calibration , API50 ( Spectrum analyzer basics*), AP20 Fundamentals of electronic counters*), AP200-2 (Fundamentals of quartz oscilla ;ors ). Предоставляются бесплатно фирмой Hewlett-Packard Corp., Palo Altc Calif, Cm. также ежегодные каталоги фирм Hewlett-Packard Corp., Jon Fluke Co., Princeton Applied Research.

Дополнение

КУРС ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО СХЕМОТЕХНИКЕ

П, Хоровиц, Я' Робинсон

Введение

Данное руководство является дополнением к книге Хоровица и Хилла Искусство схемотехники . Оно состоит из описания двадцати трех лабораторных работ и сопровождающего текстового материала, которые используются в курсе Лабораторный практикум по схемотехнике в Гарвардском университете; каждая лабораторная работа занимает у среднего студента 2-3 ч. Студенты проводят в лаборатории два раза в неделю по полдня, поэтому набор лабораторных работ хорошо подходит к длительности семестра в 12-15 нед. Выбор тем и материала для чтения отражает нашу точку зрения на содержание полугодового курса на базе текста книги и поэтому не охватывает весь ее материал.

В предлагаемых лабораторных работах используются общедоступные приборы широкого применения и стандартное электронное оборудование, поэтому они легко могут быть приспособлены к выполнению работ в любой лаборатории, и для этого достаточно прочитать данный материал. При каждом лабораторном стенде должна быть следующая аппаратура:

Двухлучевой осциллограф со ждущей разверткой (например, Tektronix 455 или 932А)

Широкодиапазонный генератор различных форм колебаний (например, IEC F41)

Монтажная универсальная плата (например, АР Powerace 103*)

Цифровой многошкальный измерительный прибор (Keitiiley 169, Fluke 8010А)

Авометр (например, Simpson 260-6Р)

Стабилизированный источник питания с регулируемым напряжением 0-20 В (например, Lambda LL-902-OV).

Пробник для логических схем ТТЛ/КМОП (например, Hewlett - Packard 54 5А)

Магазин сопротивлений

Набор деталей (см. приложение А:)

Кабели н провода с зажимами

Монтажные инструменты: пассатижи с длинными губками, маленькая отвертка, щипцы для снятия изоляции и т. д.

(Для используемых нами стендов серийно выпускаемых эквивалентов не существует; недорогой набор АР подходит для наших целей более всего, хотя он лишен встроенного генератора, незадействованных потенциометров, импульсных генераторов, разъемов BNG и соединительных клемм.)

Мы пришли к выводу, что применение дешевых приборов дает в конечном итоге только мнимую экономию. Кроме того, студенты заслуживают того, чтобы изучать схемотехнику на оборудовании высокого качества, находящемся в хороших условиях для работы.

3 руководство включено приложение, содержащее описание расположения выводов всех активных устройств (транзисторов, ИМС), используемых в данных лабораторных работах. Так как в это руководство еще включено и описание данных 2-80, то оно (руководство) становится исчерпывающим, то есть не требуются дополнительные данные из паспортов или справочников. Также включен список всех мелких деталей, необходимых для этих лабораторных работ, чтобы облегчить формирование материального обеспечения.!-

Каждая лабораторная работа рассчитана на одно вечернее занятие; в конце работы студент разбирает свою схему, освобождая монтажную плату для следующих. Пять лабораторных работ по микропроцессорам представляют собой отдельный большой проект, поэтому схемы не разбираются от занятия к занятию. В этих работах мы используем универсальный микропроцессор Z-80, что благодаря его статическим регистрам позволяет упростить движение по этапам. Мы ограничиваемся совместимым подмножеством инструкций и кодов операций 8085 - для сохранения соответствия с текстом книги.

Сообразуясь с духом книги Искусство схемотехники , мы сделали это руководство неформальным н полностью исключили требование о фиксировании результатов лабораторных работ в определенной форме.

Мы признательны Тому Хэйесу за многие существенные предложения и тщательный просмотр рукописи.

Кеймбридж, Массачусетс Январь 1981

Лабораторная работа 1. Цепи постоянного тока

Материал для чтения: гл. 1 (разд. 1.1.- 1.11), стр. 12-35, т. 1; приложение А-(Не волнуйтесь, если в нем не все поймете); приложение Б.

Задачи в тексте; дополнительные упражнения 1, 2. 1.1. Закон Ома. Проверьте выполнение закона Ома измерением t/ и / для нескольких Значений напряжения. Используйте стабилизированный источник постоянного тока с изменяемым напряжением и схему на рис. 1.1. Заметим, что напряжение измеря

Источник питания с пе-рем напря we-

тш 0-?0 В

О

0-1 мА

Авометр

цифровой вольтметр 0-20В

20 hOM

Рис. 1.1. Схема измерения зависимости U от I для резистора.

ется между точками схемы, а ток - через часть схемы. Поэтому, чтобы измерить ток, схему надо разомкнуть. После измерений на резисторе 20 кОм, попробуйте заменить его на резистор 10 кОм.

Интересный вопрос: вольтметр не измеряет напряжение там, где вы хотите, а именно между концами резистора. Важно ли это? Как построить схему так, чтобы вольтметр измерял именно то, что вы хотите? Если вы это сделаете, что произойдет с точностью измерения тока? Можете ли вы сформулировать, что должен делать со схемой измеряющий вольтметр или амперметр? Что это говорит о его внутреннем сопротивлении ?

1.2. Нелинейное устренство. Теперь проведем те же нзмерення (17 в зависимости от /) для лампы N47 Используй re шкалы вашего авометра 100 мА и 500 мА. Не превышайте напряжения 6,5 В.

Каково сопротивление* лампы? Имеет ли этот вопрос какой-нибудь смысл?

1.3. Диод. Другим нелинейным устройством является диод. Однако для него имеет смысл понятие напряжения на его выводах. Вы в этом убедитесь, когда измерите на-

Лампочка накаливания на 6,3 В,- Прим, ред.

Схемы постоянного тока

пряжение на нем и установите зависимость U от /. Сделайте это, собрав схему, показанную на рис. 1,2.

Для этой работы с использованием монтажной платы стенда нужно, чтобы инструктор показал вам, какие отверстия с какими соединять, где взять источник питания и внешние сигналы и т. д. В этой схеме резистор 1 кОм используется для ограничения тока до безопасных значений. Проследите, меняя R (используйте переменный

45В он:

Полярность диода;

5емля о

Рис. 1.2. Схема измерения зависимости V от I дл> диода.

резистор 50 кОм, или магазин сопротивлений, или набор фиксированных резисторов), за значениями V в зависимости от /. Постройте график зависимости 17 от Ig/ (и сохраните его для использования в лаб. 5). Теперь посмотрите, что получится, если поменять полярность диода. Как резюмировать описание поведения величин U н I для диода?

Теперь объясните, что будет, если приложить к диоду прямое напряжение 5 В (только не делайте этого!). Посмотрите в паспорт диода в приложении Л, чтобы понять, что думает изготовитель о том, что должно произойти в этом случае. Этот важный прибор ниже будет исследоваться подробнее.

1.4. Делитель напряжения. Постройте делитель напряжения из упражнения 1.9 (стр. 24, т. 1), показанный на рис. 1.3. Подайте на него J7jjx~15B (используя постоянное напряжение со стенда). Измерьте выходное напряжение схемы без нагрузки. Потом добавьте нагрузку 10 кОм и посмотрите, что получится.

Рис. 1.3. Делитель напряжения.

Теперь измерьте ток в короткозамкнутой схеме. По этому значению и значению напряжения на выходе ненагруженной схемы можно рассчитать эквивалентную схему делителя. В качестве источника при этом используйте стабилизатор. Теперь соберите полученную эквивалентную схему, используя стабилизированный источник питания с изменяемым напряжением, и проверьте соответствие расчетных зн-ачений напряжения в разомкнутой схеме и тока в короткозамкнутой. Теперь добавьте нагрузку 10 кОм, как и для исходного делителя, и убедитесь, что схема ведет себя точно так же. 1.5, Осциллограф. Мы часто будем применять осциллограф. Ознакомьтесь с его работой, подав на него от имеющегося генератора синусоидальные колебания с частотой 1000 Гц (1 кГц, 1000 никл/с) и рассмотрев их на экране осциллографа. Изучите работу развертки осциллографа и схемы запуска, Поработайте с треугольными импуль-

сами. Поиграйте с переключателем усиления по вертикали, со скоростью горизонтальной развертки и схелюй запуска, чтобы знать, как выглядит изображение на экране ненастроенного осциллографа. Пусть ваш напарник случайным образом раскрутит несколько управляющих ручек осциллографа, и посмотрите, можете ли вы добиться восстановления правильного изображения (не переусердствуйте!).

Настройте генератор на выдачу прямоугольных импульсов и используйте осциллограф для измерения времени нарастания Что приходит на осциллограф с разъема генератора ВНЕШНЯЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ? Что можно сказать о ручке КАЛИБРАТОР на осциллографе? Дайте сигналу сдвиг , если это позволяет ваш функциональный генератор, и посмотрите на действие переключателя ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК/ПОСТОЯННЫЙ ТОК, расположенного около входа осциллографа. Попробуйте рассмотреть, например, импульсы длительностью 1 мкс при частоте 10 кГц. Установите генератор на какую-нибудь среднюю частоту его диапазона, а потом попробуйте провести точное измерение частоты с помощью осциллографа. 1.6. Делитель напряжения переменного тока. Остановитесь на минуту и задумайтесь над вопросом: как изменится расчет делителя напряжения, если входное напряжение изменяется с течением времени (т. е. мы имеем дело с входным сигналом)? Теперь соберите делитель напряжения из заданий 1-4 и посмотрите (используя генератор и осциллограф), что будет происходить с синусоидальным входным сигналом частоты 1 кГц; для этого сравните входной и выходной сигналы. Объясните детально, почему это происходит (т. е. то, что вы видите).

Лабораторная работа 2. Конденсаторы

Материал для чтения: разд. 1.12-1.20, стр. 37-60, т. 1, стр. 54-55 можно опустить; приложение Б (если оно вам нужно); предупреждение: это наиболее математизированная часть курса. Не впадайте в панику - даже если вы не поймете этой математики, то остальную часть курса поймете.

Задачи в тексте; дополнительные упражнения 3-6. 2.1. RC-цепи. Проверьте, что характеристики поведения RC-цепи во временной области действительно таковы, как сказано на стр. 39-43, т. 1. Постройте, в частности, схему, изображенную на рис. 2.1. Используйте майларовый конденсатор (желтый

10 kOw

0,01м Ф

Выход

Рис. 2,1. RC-цспъ.

трубчатый корпус с одним выводом на каждом конце). Подайте на схему прямоуголь ные импульсы с частотой 500 Гц и посмотрите, что будет на выходе. Измерьте посто янную времени путем определения времени спада выходного сигнала до 37%. Равнс

100 ПФ

100 Ош

Выход

Рис, 2.2. /?С-дифференциатор (квазидифференциру-ющая цепь).

ли это произведению RC> Попробуйте изменить частоту прямоуюльных импульсов. 2. 2. Дифференциатор (дифференцирующая цепь). Постройте /?С-дифференциатор (рис, 2,2). Подайте на него прямоугольные импульсы с частотой 100 кГц, установив

аттенюатор функционального генератора на 20 дБ. Имеет ли смысл выходной сигнал? Попробуйте треугольный импульс с той же частотой.

Интересный вопрос; какое полное сопротив<1ейие представляет собой эта схема для генератора сигнала (при отсутствии нагрузки на выходе) при /=0? На бесконечной частоте? Эти вопросы важны для источников сигнала, более далеких от идеала, чем ваш функциональный генератор.

2.3. Интегратор (интегрирующая цепь). Соберите интегратор (рис, 2.3.). Подайте на него прямоугольные импульсы с частотой 100 кГц при максимуме уровня выходного

10 хОм

0,01 мкф

Рис. 2.3. /?С-интегратор (апериодическая цепь первого порядка).

сигнала (аттенюатор установлен на О дБ). Каково будет полное входное сопротивление для постоянного тока? При бесконечной частоте? Подайте теперь на вход треугольные импульсы. Как назвать колебания, наблюдаемые на выходе?

Замечание; схемы как дифференциатора, так и интегратора являются приближениями. В третьей главе рассмотрено, как сделать совершенные дифференциатор и интегратор.

2.4. Фильтр иижиихчастот.Постройте фильтр нижних частот, показанный на рис. 2.4. Где, по вашим расчетам, должна находиться точка, отвечающая ослаблению -3 дБ?

15 kDw

Выход

=4=0,01

Рис. 2.4, /?С-фильтр нижни;с частот.

Подайте на ьход синусоидальные колебания, изменяя их частоту в широком диапазоне, чтобы устанбвить свойство фильтра пропускать нижние частоты; наиболее полезными окажутся диапазоны генератора 1 кГц и 10 кГц.

Проверьте, действительно ли ослабление фильтра равно 6 дБ/октава (20 дБ/декада) для частот, существенно превосходящих частоту, отвечающую значению -3 дБ; в частности, замерьте выходной сигнал при десятикратной и двадцати кратной частоте fa дБ. Заодно посмотрите на поведение сдвига фазы в зависимости от частоты; каков будет сдвиг фазы при /</з дб; /=/з дб; з дб? И наконец, измерьте ослабление на частоте/=2/здВ и запишите значения ослабления при /=2/здб и /=10 /здб Для использования в дальнейшем (разд. 2.9, см. ниже).

0,01 мкф

-о

Выход

г 15 ком

Рис. 2.5, /?С-фильтр верхних частот.

2.5. Фильтр верхних частот. Постройте из тех же элементов фильтр верхних частот (рис. 2.5). Где находится точка, отвечающая ослаблению на 3 дБ? Проверьте работу схемы на синусоидальных колебаниях; измерьте частоту, при которой они ослабля ются на 3 дБ (70,7% от полной амплитуды).

Убедитесь, что при низких частотах (намного меньших /з дб) амплитуда выходного сигнала пропорциональна частоте. Какова граница сдвига фазы как на высоких, так и на низких частотах?

2.6. Пример фильтра 1. На рис. 2.6. показан один из способов увидеть мусор в сети питания 110 В. Во-первых, посмотрите выходное напряжение трансформатора в точ-

0,01 МкФ

110

перем. тока

151\0м

6,3 В перем тока Траксформатор

Рис. 2.6. Фильтр верхних частот, подключенный к линии переменного тока 60 Гц (сеть, в СССР - 50 Гц).

ке А. Оно будет выглядеть более или менее как классическая синусоида. Трансформатор служит попутно двум целям - уменьшает напряжение от 110 В до более приемлемой цифры 6,3 В, а также изолирует схему от потенциально смертельного напряжения силовой линии. Затем, чтобы увидеть мерцания и броски напряжения, посмотрите, что происходит в точке Б, на выходе фильтра верхних частот. Там должны быть заметны всевозможные интересные явления, многие из которых имеют любопытную зависимость от времени. Каково будет ослабление фильтра на частоте 60 Гц? > (Комплексные числа здесь не понадобятся.)

2.7- Пример фильтра 2. Попытайтесь с помощью фильтров верхних и нижних частот выделить сложный сигнал. Получите этот сигнал сложением синусоидальных колебаний частотой 60 Гц с выходным сигналом генератора, как показано на рис. 2.7. Те-

6,3 В перем тока

110 В перем,тока

Рис. 2.7. Сложный сигнал, состоящий из двух синусоидальных колебаний. Резистор 1 кОм защищает генератор от случайного замыкания общего выхода на землю.

перь пропустите его через фильтр BepxHx частог, показанный на рис. 2.8. Где будет точка, отвечающая значению -3 дБ? Посмотрите на результирующий сигнал.

0,01 мк

Выход

150 кОм

,7 КОМ

БЫКОД

:0,01 МкФ

Рис. 2.8, Фильтр верхних частот.

Рис, 2.9. Фильтр нижних частот,

Потом пропустите сложный сигнал через фильтр нижних частот, показанный на рис. 2.9. Где будет точка, отвечающая значению -3 дБ? Посмотрите на результирующий сигнал. Почему частоты, отвечающие значению -3 дБ, выбраны именно такими?

То есть на частоте сети,- Прим, ред.