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

80597. Письменное сложение и вычитание трёхзначных чисел без перехода через десяток 54 KB
  Цель: учить детей пользоваться письменным приёмом сложения и вычитания трёхзначных чисел без перехода через разрядную единицу способом вычисления в столбик; развивать математические способности, речь, логическое мышление, зрительную память, познавательный интерес и самостоятельность...
80598. Дикі та свійські тварини 73.5 KB
  Мета: ознайомлювати учнів з істотними ознаками диких і свійських тварин; учити визначати яку користь приносить свійські тварини людині;формувати уміння їх розпізнавати за істотними зовнішніми ознаками місцем мешкання способом харчування; розвити логічне мислення через завдання на порівняння...
80599. Пригадайте, поміркуйте. Підсумковий урок по темі «Шевченкове слово» 36 KB
  Мета: систематизувати і узагальнити знання учнів з теми; розширити знання з теми Шевченко-художник; ознайомити із творчістю землячки народної художниці Катерини Білокур; вчити учнів порівнювати; виховувати любов до рідної землі до прекрасного. Знайомство з творчістю народної художниці Катерини Білокур.
80600. Интегрированный урок по математике и природоведению в 3 классе «Путешествие с Капитошкой» 75.5 KB
  Иллюстрации с изображением моря реки озера круговорота аквариума; карточки с заданиями; рисунки облаков со словами; Капитошка магнитофон с записью шума воды. Вы согласны Как вы думаете почему ее так зовут Откуда она к нам пришла Из морей океанов А на планете Земля чего больше воды или суши...
80601. Урок позакласного читання «Поетичні акварелі». Навчаємось писати вірші 53.5 KB
  Мета. Ввести учнів у світ поезії відомих українських поетів Тараса Шевченка, Лесі Українки, Анатолія Костецького; дати можливість самим учням спробувати себе у віршотворенні, навчити підбирати найвдалішу риму до слова, вчити дітей виразно читати поетичні твори, зв’язано висловлювати...
80602. Об’єми геометричних тіл. Вимірювання об’єму прямокутного паралелепіпеда і піраміди 46.5 KB
  Мета: Вивести формулу обчислення об’єму прямокутного паралелепіпеда. На конкретному прикладі показати відношення об’ємів прямокутного паралелепіпеда і піраміди. Розвивати логічне мислення, уміння застосовувати набуті знання на практиці.
80603. Домашні обереги 45.5 KB
  Розвивати увагу зв’язне мовлення; виховувати любов і шану до українських традицій до батьків до хліба. Обладнання: святково прибраний клас вишиті рушники хліб і сіль пиріжки вислови про хліб ноутбук. Але слово виспіване мамаю в колисковій повертає до рідного дому якого не можна зрадити як не можна зрадити...
80604. Добавление в случае нескольких слагаемых 80 KB
  Цель: ознакомить учащихся с разными способами вычисления значений выражений в случае нескольких слагаемых; формировать навыки устного счёта; закрепить умение письменного сложения многозначных чисел; совершенствовать умение решать составные задачи; развивать внимание, логическое мышление...
80605. Ми разом. We are Together 41 KB
  I am glad to see you, too! Thank you, sit down. The topic of our lesson is We are Together. Today we are going to remember and repeat everything we know and I’ll represent you English ABC. Тема нашого уроку «Ми разом».