10. raspunsul in timp al circuitelor rc
TRANSCRIPT
Componente şi Circuite Electronice Pasive
1
Laborator 10
Răspunsul în timp a circuitelor RC
Obiective:
o Studiul răspunsului tranzitoriu al circuitelor RC aplicând la intrare semnale
dreptunghiulare şi înţelegerea conceptului „constantă de timp”.
Echipamente:
o Placa multifuncţională Digilent Electronics Explorer,
o Multimetre digitale,
o Rezistori,
o Condensatoare.
Suport teoretic:
o Curs 7 (Prezentare Microsoft Power Point).
Prelab:
1. Descrieţi răspunsul tranzitoriu al unui circuit RC: încărcarea şi descărcarea
condensatorului.
2. Descrieţi conceptul „constantă de timp”.
Probleme:
1. Se dă următorul circuit:
Fig.1. Circuit RC.
vo
Componente şi Circuite Electronice Pasive
2
Pentru R=1kΩ, C=1nF şi pentru semnalul de intrare descris de forma de undă din fig.2:
Fig.2.
a. Determinaţi perioada semnalului,
b. Calculaţi valoarea constantei de timp,
c. Calculaţi tensiunea la bornele rezistorului. Reprezentaţi grafic semnalul.
d. Calculaţi tensiunea la bornele condensatorului. Reprezentaţi grafic semnalul.
e. Discutaţi situaţia când perioada semnalului este tp 5τ.
Pentru R=1kΩ, C=1nF şi pentru semnalul de intrare descris de forma de undă din fig.3:
Fig.3.
a. Determinaţi perioada semnalului,
b. Calculaţi valoarea constantei de timp,
c. Calculaţi tensiunea la bornele rezistorului. Reprezentaţi grafic semnalul.
d. Calculaţi tensiunea la bornele condensatorului. Reprezentaţi grafic semnalul.
e. Discutaţi situaţia când perioada semnalului este tp>>5τ.
Pentru R=1kΩ, C=1nF şi pentru semnalul de intrare descris de forma de undă din fig.4:
T i m e
0 s 2 m s 4 m s 6 m s 8 m s 1 0 m s
V ( V 1 : + )
0 V
0 . 2 V
0 . 4 V
0 . 6 V
0 . 8 V
1 . 0 V
T i m e
0 s 1 0 m s 2 0 m s 4 0 m s 6 0 m s 8 0 m s
V ( V 1 : + )
0 V
0 . 2 V
0 . 4 V
0 . 6 V
0 . 8 V
1 . 0 V
Componente şi Circuite Electronice Pasive
3
Fig.4
a. Determinaţi perioada semnalului,
b. Calculaţi valoarea constantei de timp,
c. Calculaţi tensiunea la bornele rezistorului. Reprezentaţi grafic semnalul.
d. Calculaţi tensiunea la bornele condensatorului. Reprezentaţi grafic semnalul.
e. Discutaţi situaţia când perioada semnalului este tp<<5τ.
Procedură:
1. Implementaţi practic circuitul din fig.1 cu următoarele componente R=1kΩ şi C=1µF.
2. Deschideţi aplicaţia “Arbitrary Waveform Generator” din meniul central al aplicaţiei
„Waveforms” şi aplicaţi la intrarea circuitului o formă de undă dreptunghiulară cu
amplitudinea vârf la vârf de 1V.
3. Deschideţi aplicaţia “Scope” din meniul central al aplicaţiei „Waveforms”. Asiguraţi-vă
că semnalul de intrare este vizualizat pe canalul 1 al osciloscopului, semnalul de ieşire pe
canalul 2, şi parametrii „Time Base” şi “Range” sunt setaţi corect. De asemenea, folosind
legile lui Kirchhoff, determinaţi expresia matematică care descrie ecuaţia vR(t). Folosind
această relaţie, afişaţi pe un canal matematic acest semnal.
4. Observaţi răspunsul circuitului pentru următoarele 3 cazuri şi notaţi rezultatele:
a. tp 5τ: Setaţi frecvenţa semnalului de intrare astfel încât tp 5τ. Având în vedere
că perioada semnalului este 5τ, condensatorul ar trebui să fie încărcat total şi
descărcat total în timpul aceleiaşi perioade (vezi forma de undă din fig.2).
Folosind fig.2, determinaţi constanta de timp.
b. tp 5τ: Setaţi frecvenţa semnalului de intrare astfel încât condensatorul să aibă
destul timp să se încarce total şi să se descarce total în timpul aceleiaşi perioade a
semnalului dreptunghiular. O aproximare a acestei frecvenţe este prezentată în
fig.3. Determinaţi constanta de timp folosind forma de undă vizualizată pe
osciloscop.
c. tp 5τ: Setaţi frecvenţa semnalului de intrare astfel încât condensatorul nu are
timp să se încarce semnificativ înainte de a fi descărcat şi încărcat din nou. Setaţi
frecvenţa semnalului dreptunghiular conform frecvenţei semnalului din fig.4.
T i m e
0 s 0 . 1 m s 0 . 3 m s 0 . 5 m s 0 . 7 m s 0 . 9 m s
V ( V 1 : + )
0 V
0 . 2 V
0 . 4 V
0 . 6 V
0 . 8 V
1 . 0 V
Componente şi Circuite Electronice Pasive
4
5. Repetaţi paşii de mai sus folosind alte valori pentru capacitatea condensatorului, respectiv
pentru rezistenţa rezistorului. Calculaţi constanta de timp în fiecare caz şi determinaţi
perioada semnalului dreptunghiular pentru fiecare din cele 3 cazuri prezentate mai sus.
Întrebări pentru raportul de laborator:
1. Discutaţi efectele modificării valorilor componentelor „R” şi „C”.