Интегрирующие и дифференцирующие схемы. Методические указания

Реакция дифференциатора на одиночный импульс В задачах данного раздела требуется найти выходное напряжение при воздействии на схему одиночным импульсом. Рекомендуется рассмотреть переходный процесс на двух временных интервалах: интервале импульса и интервале паузы после окончания импульса. На каждом из этих интервалов необходимо найти временную зависимость тока входной цепи. Этот ток протекает через резистор в цепи обратной связи и создаёт на нём падение напряжения, которое без учета знака и является выходным напряжением схемы.

Файлс11_105 Дано: Положительный импульс прямоугольной формы, амплитудой 5 В, длительностью 1 мс, подан на вход схемы. По окончании импульса напряжение на входе схемы равно нулю. Найти: Напряжение u(t) на выходе.

Расчет. Введем обозначения: iвx - входной ток, uвых выходное напряжение, t = R1C - постоянная времени входной цепи, Uc(t) - напряжение на конденсаторе. 1). Рассмотрим интервал импульса: 0 < t < 1и.

т.е. конденсатор зарядится за время <;и до величины близкой к амплитуде импульса. 2). Рассмотрим временной интервал после прохождения импульса -t > tи.

По результатам расчета можно построить временные зависимости входного и выходного напряжении, которые удобно сравнивать с экспериментальными результатами (рис. 11.45). Экспериментальная проверка результатов расчета Качественное совпадение экспериментальных и расчетных результатов заметно при сравнении рис. 11.45 и рис. 11.46, на которых представлены осциллограммы входного и выходного напряжений схемы. Если перевести осциллограф в расширенную модификацию нажатием кнопки Zoom, то можно проверить и количественное совпадение.

Работа мультивибратора В задачах, размещенных в файлах с11_116...с11_127, приведены различные варианты схемы мультивибратора, построенного на основе схемы компаратора, рассмотренного в разделах 11.4 и 11.8. Так как операционный усилитель в схеме работает в режиме компаратора, то его выходное напряжение принимает одно из двух значений напряжения ограничения (в нашем случае либо +12 В, либо -12 В). Принцип действия мультивибратора, изображенного на рис. 11.47, заключается в том, что конденсатор стремится зарядиться до величины напряжения ограничения (+12 В или -12 В). Как только напряжение на конденсаторе (оно же — напряжение на инвертирующем входе) сравняется с пороговым напряжением на неинвертирующем входе, происходит изменение выходного напряжения на противоположное и процесс повторяется снова. Для расчета необходимо найти пороговые напряжения компаратора (это рассмотрено в разделе 11.8) и напряжение на конденсаторе, которое описывается выражением:

Для определения периода колебаний будем считать, что в начальном состоянии напряжение на конденсаторе равно пороговому, а выходное напряжение имеет соответствующее значение напряжения ограничения (например, +12 В). Далее необходимо рассмотреть процесс заряда конденсатора и определить напряжение на неинвертирующем входе. Пример решения задачи. Задача 1

Файл с11_116.са4 Дано: Значение напряжения на выходе изменяется в диапазоне от -12 В до +12 В. Найти: Частоту работы мультивибратора, построить осциллограммы напряжений Uвых, Uc.

Расчет 1). Найдем пороги срабатывания по методу узловых потенциалов:

Un1=7B, Uп2=-5B, т = 0.1 мкФ10к = 1 мс. 2). Интервал Ti (процесс заряда конденсатора до напряжения, равного Uп1).

3). Интервал Т2 (процесс разряда конденсатора до напряжения Uп1).

По полученным результатам расчета можно построить графики временных зависимостей входного и выходного напряжений, которые удобно будет сравнивать с экспериментальными результатами (рис. 11.48).

Экспериментальная проверка результатов расчета Предоставим читателю возможность самому убедиться в степени совпадения расчета и эксперимента по представленным нарис. 11.49 осциллограммам.

Задачи для самостоятельного исследования Реакция дифференцирующего ОУ на одиночный импульс

Дано: Положительный импульс прямоугольной формы, амплитудой 5 В, длительностью 1 мс, подан на вход схемы. Найти: Напряжение u(t) на выходе.

Дано: Положительный импульс прямоугольной формы, амплитудой 6 В, длительностью 5 мс, подан на вход схемы Найти: Напряжение u(t) на выходе.

Дано: Положительный импульс прямоугольной формы, амплитудой 8 В, длительностью 5 мс, подан на вход схемы. Найти: Напряжение u(t) на выходе.

Дано; Положительный импульс прямо- угольной формы, амплитудой 8 В, длительностью 2 мс, подан на вход схемы. Найти: Напряжение U(t) на выходе схемы.

Дано: Положительный импульс прямоугольной формы, амплитудой 12 В, длительностью 4 мс, подан на вход схемы. Найти: Значение U(t) на выходе схемы.

Файлы с11 111...с11_115 с задачами 4...11 размещены на прилагаемой к книге дискете.

Дано: Значение напряжения на выходе изменяется в диапазоне от -12 В до +12 В. Найти: Частоту импульсов на выходе мультивибратора, построить графики напряжения на выходе схемы и на конденсаторе.

Дано: Значение напряжения на выходе изменяется в диапазоне от -12 В до 4-12 В. Найти: Частоту работы мультивибратора, построить осциллограммы напряжений Uвых, Uc.

Дано: Значение напряжения на выходе изменяется в диапазоне от -12 В до +12 В. Найти: Частоту работы мультивибратора, построить осциллограммы напряжений Uвых, Uc.

Файлы с11_122...с11_127 с задачами 4...12 размещены на прилагаемой к книге дискете.

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.