21769

Исследование спектральных характеристик систем с ШИМ c выходом по переменному току

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Задачей работы является приобретение навыков теоретического расчета фильтров импульсно-модуляционных систем при прохождении через них сигналов с ШИМ-II

Русский

2014-03-24

360 KB

1 чел.

Брянский государственный технический университет

Кафедра «ЭРЭ и ЭС»

Лабораторная  работа №2

по дисциплине

«Импульсно-модуляционные системы»

на тему

«Исследование спектральных характеристик

систем с ШИМ c выходом по переменному току»

Выполнил:

студент гр. 09-ПЭ

Кордович В.В.

Преподаватель:

Андриянов А. И.

Брянск 2013

Целью работы является ознакомление со свойствами широтно-импульсной модуляции при воспроизведении переменного напряжения.

Задачей работы является приобретение навыков теоретического расчета фильтров импульсно-модуляционных систем при прохождении через них сигналов с ШИМ-II.

Задание

вар.

Частота

квантования

f, кГц

Напряжение

питания, В

Сопротивление нагрузки, Ом

Коэффициент гармоник или коэффициент пульсаций, %

Диапазон изменения глубины модуляции и коэффициента

заполнения

Вид

модуляции

12

90

100

8-16

5

0,6–0,9

ДРМ

Выполнение работы

1. Создать модель преобразователя на базе ШИМ-II с параметрами, соответствующими номеру варианта.

Рис.1. Модель преобразователя

2. Рассчитать номиналы элементов фильтра на основании требований табл. 1 при максимальном сопротивлении нагрузки исходя из требований к коэффициенту гармоник (табл. 1). Кратность квантования принимается q=10,

сопротивление дросселя фильтра

сопротивление нагрузки

индуктивность нагрузки

напряжение питания

частота квантования

частота выходного напряжения

круговая частота выходного напряжения

круговая частота квантования

глубина модуляции

коэффициент гармоник

1. Записываем передаточную функцию фильтра с нагрузкой

2. Формируем функцию поиска максимума АЧХ

3. Записываем коэффициент передачи гармоник напряжения

4. Записываем выражение для коэфициента гармоник

5. Записываем систему уравнений и неравенств

начальные условия

Целевая функция

Допустимый диапазон коэффициента гармоник

Допустимая величина выброса АХЧ

Допустимый диапазон изменения коэффициента передачи фильтра на частоте полезного сигнала

Допустимые диапазоны существования для индуктивности и емкости фильтра

6. Осуществляем поиск LC

Принимаем

7. Рассчитаем действующее значение тока конденсатора

8. Рассчитаем коэффициент гармоник с учетом активного сопротивления конденсатора

3. Снять временные диаграммы напряжений, действующих на ключах, трансформаторе и выходе транзисторного преобразователя (глубина модуляции выбирается средней из диапазона в табл. 1), характеризующие особенности его функционирования.

Глубина модуляции 0.75

Рис.3.1. Напряжение на ключах VT1, VT4

Рис.3.2. Напряжение на входе фильтра и на выходе преобразователя при глубине модуляции 0.75

4. Выбрать силовые ключи и конденсатор фильтра исходя из полученных в п.п. 2, 3 результатов.

  

Выбран транзистор IRF644:

   

Выбираем К73-17 имп, 1 мкФ, 250 В, 5%, MKT BOXED, B32522N3105J000, Конденсатор металлоплёночный

Рис.3.2

5. Снять зависимости напряжения на входе фильтра UKF=f() и UKF=f(t) при кратностях квантования q=10 и q=50 при двух различных глубинах модуляции из диапазона в табл. 1 (глубины модуляции выбрать следующими: минимальная и максимальная).

q=10

Рис.5.1. UKF=f() при глубине модуляции 0,6

Рис.5.2. UKF=f(t) при глубине модуляции 0,6

Рис.5.3. UKF=f(t) при глубине модуляции 0,9

Рис.5.4. UKF=f() при глубине модуляции 0,9

q=50

При q=50 частота синусоиды 90000/50=1800Гц

Рис.5.5. UKF=f(t) при глубине модуляции 0,6

Рис.5.6. UKF=f() при глубине модуляции 0,6

Рис.5.7. UKF=f(t) при глубине модуляции 0,9

 

Рис.5.8. UKF=f() при глубине модуляции 0,9

6. Теоретический расчет спектра UKF=f() в среде MathCAD при глубине модуляции μ=0,6 и кратности квантования q=10 и сделать сравнительный анализ с результатами численного эксперимента по п. 5. При расчете вычисляются гармоники до первого массива включительно.

Разложение в ряд Фурье:

где n – номер массива; m – номер боковой гармоники в рамках массива

Амплитуды боковых гармоник:  

Амплитуда центральной гармоники:  

Расчёт:

По рис.5.1. видно, что расчёт спектра верен.

Так же расчет при глубине модуляции μ=0,9 и кратности квантования q=10

Рис.5.4 видно, что расчёт спектра верен.

7. Снять зависимости напряжения на выходе преобразователя Uн=f() и Uн=f(t) при максимальном и минимальном сопротивлениях нагрузки из диапазона в табл. 1 и минимальном значении глубины модуляции из диапазона в табл. 1 при q=10.

Рис.7.1. Выходное напряжение при минимальной глубине модуляции и максимальном сопротивлении нагрузки

 

Рис.7.2. Спектр выходного напряжения при минимальной глубине модуляции 0,6

и максимальном сопротивлении нагрузки Rн = 16 Ом

Коэффициент гармоник:

Рис.7.3. Выходное напряжение при минимальной глубине модуляции и минимальном сопротивлении нагрузки

 

Рис.7.4. Спектр выходного напряжения при минимальной глубине модуляции 0,6

и минимальном сопротивлении нагрузки Rн = 8 Ом

Коэффициент гармоник не превышает установленного заданием


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33165. Вечер знакомств 79 KB
  Набор команды: Садко набирает дружину Царь с царицей подданных в свое царство Капитан Врунгель команду. Творческая ромашка: детей делят на две или три команды Желтые лепестки цирк клоуны гимнасты дрессировщики жонглеры Красные лепесткитеатр инсценировать сказки ситуации . Далее все делятся на две команды. Способы деления на команды: 1 Первому игроку на ухо говорится цвет например красный.
33166. ВОЖАТОМУ НА ЗАМЕТКУ 71.5 KB
  ЛЕНИВЫЙ ВОЖАТЫЙ Ведя детей то в одно место то в другое исходя из запланированного в дне по дороге указывает рукой в разные направления и говорит: А это дети вон чо. Ведь надо отвечать на вопросы НОРМАЛЬНЫЙ ВОЖАТЫЙ В первые дни устроит игру по станциям в рамках Хозяйственного или Организационного сборов. ВОЖАТЫЙ С ФАНТАЗИЕЙ Заранее до начала смены выстроит экскурсионную программу по лагерю на всю смену продумав что показывать в первую очередь что в середине смены о чем говорить в конце. Договорится с вожатыми соседних отрядов...
33167. Возрастные особенности детей 32.5 KB
  Дети 79летнего возраста имеют следующие возрастные характеристики : высокий уровень активности; процессы возбуждения преобладают над процессами торможения; эмоциональная непосредственность; повышенная работоспособность но в то же время высокая утомляемость в следствии чего необходим отдых в течении дня ; Высокая потребность в игре движении во внешних впечатлениях; Предпочтение к шумным коллективным играм; Высокая чувствительность к критике со стороны взрослых; Сознание различий пола; Становление независимости; Развитие...
33168. Как не скучно ехать в автобусе 34.5 KB
  И если всё это время просто так сидеть и наблюдать в окно весёлой она точно не покажется. Чем же можно занять это время Вопервых уже по дороге в лагерь вожатый должен начинать формировать отряд. А самое главное на время дороги нужно придумать какоенибудь развлечение.Так как север это очень красивое но в то же время и очень опасное место вы все должны уметь четко и быстро выполнять наши команды что бы не погибнуть Кольцовка что нужно взять в экспедицию на Северный полюс А теперь проверим все ли вы взяли ничего не забыли а...
33169. КОНЦЕРТ ВОЖАТЫХ 28.5 KB
  если их нет изначально то скорее всего и не будет Основной этап: когда всю смену все говорят что нужен вожатник но кто его будет делать не понятно все кто действительно его будут делать об этом попрежнему не знают Внимание Время когда надо думать как быть с вожатником приходит нежданнонегадано как полный абзац Группа добровольцев сбивается в каком нибудь лагерном помещении и начинает судорожно перебирать все мыслимые и немыслимые варианты подготовки проведения и темы вожатника Внимание Водка и все заранее подготовленные...
33170. Чем развлекать детей 23 KB
  Например такие: Эстафеты разнообразные состязания в ловкости быстроте и силе Викторины интеллектуальные конкурсы КТД коллективное творческое дело постановки спектаклей концертов и представлений конкурсы красоты талантов разное рукоделие изготовление поделок и т. Тема: Море тогда или конкурсы могут быть связаны с морскими предметами или они могут быть объединены единой сюжетной линией морское путешествие. Тут все конкурсы так или иначе привязаны к этому предмету. Сами конкурсы 1.
33171. Центральный банк, основы его деятельности. Функции центральных банков. Активные и пассивные операции центральных банков 55.5 KB
  Функции центральных банков. Активные и пассивные операции центральных банков. Деятельность любых центральных банков как следует из анализа их исторического развития и современного положения в рыночной системе подчинена следующим основным целям: обеспечению стабильности покупательной способности и валютного курса национальной денежной единицы ликвидности банковской системы созданию эффективного и бесперебойного ведения расчетов включая расчеты наличными деньгами. Центральный банк хранит кассовые резервы коммерческих банков...
33172. Коммерческие банки, их виды. Роль коммерческих банков в рыночной экономике 57.5 KB
  Коммерческие банки их виды. Банки это огромное достижение цивилизации. Поскольку банки проводят в основном денежные операции и предметом их деятельности является денежный капитал то и содержание и масштабы последней зависят от степени развития товарноденежных отношений в стране уровня торговли темпов промышленного производства. Неэмиссионные банки подразделяются по направлению работы на коммерческие универсальные сберегательные инвестиционные ипотечные.
33173. Финансовые рынки. Финансовые институты 59 KB
  Формируется финансовый рынок. Современный финансовый рынок это сложный экономический механизм перераспределения денежных средств между странами регионами и отраслями. Свободные денежные средства сбережения всех экономических агентов поступают на финансовый рынок посредством сделок на котором происходит их инвестирование в различные финансовые активы. Финансовый рынок служит своего рода механизмом обеспечивающим перемещение потоков денежных сбережений от домашних хозяйств к предприятиям инвестирующим капиталы на свое развитие.