39333

АНАЛИЗ ЛИНЕЙНОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ЦЕПИ

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Найти операторный коэффициент передачи цепи по напряжению и записать его в виде отношения двух полиномов Составить таблицу значений коэффициентов полиномов для двух значений

Русский

2013-10-02

1.85 MB

15 чел.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО «Уральский Государственный Технический Университет - УПИ»

кафедра «Теоретические Основы Радиотехники»

Оценка работы  

Члены комиссии  

  

 

АНАЛИЗ ЛИНЕЙНОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ЦЕПИ

Курсовая работа

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Подпись Ф.И.О.

Руководитель

к. т. н.,  доцент   Коновалов А.Л.

 

Студент   Макаров Д.В.

 

Группа Р-28051

Номер зачетной книжки 09851805

Екатеринбург

2010

Оглавление

Рисунок1:Общая схема цепи. 3

Задание: 3

1. НАХОЖДЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ И ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕПИ 6

1.1 Определение частотных характеристик цепи. 6

1.1.1 Определение операторного коэффициента передачи по напряжению цепи. 6

1.1.2. Нахождение комплексной частотной характеристики цепи и соответствующие ей АЧХ и ФЧХ . 7

1.1.3 Графики частотных характеристик цепи. 8

1.2 Расчет временных характеристик цепи. 9

1.2.1 Расчет переходной характеристики h(t). 9

1.2.2 Расчет импульсной характеристики g(t). 10

1.2.3. Расчет постоянной времени цепи . 10

1.2.4 Графики временных характеристик цепи. 10

2. ПРОХОЖДЕНИЕ ЗАДАННОГО ИМПУЛЬСНОГО СИГНАЛА ЧЕРЕЗ ЗАДАННУЮ ЦЕПЬ. 11

2.1 Нахождение реакции цепи на входной импульс. 11

2.2 Расчет выходного сигнала. 12

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 13

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 14


Рисунок1:Общая схема цепи.

Параметры цепи:

R1=5   Ом

R2=10 Ом

R3=15 Ом

R4=20 Ом

C5=6   мкФ

Коэффициенты усиления операционного усилителя, использующиеся в расчетах :

  

Рисунок 2: Входной импульс.

Задание:

1. Найти операторный коэффициент передачи цепи по напряжению и записать его в виде отношения двух полиномов
Составить таблицу значений коэффициентов полиномов для двух значений  ( 1 и  2).

2. Записать комплексную частотную характеристику цепи K (j ) и соответствующие ей амплитудно-частотную K () и фазочастотную  () характеристики.

3. По найденным аналитическим выражениям рассчитать и построить графики частотных характеристик цепи для двух значений коэффициента усиления  1 и  2 . 

4. Определить переходную h(t) и импульсную g(t) характеристики цепи.

5. Рассчитать и построить графики этих характеристик для двух значений изменяемого параметра  1 и  2. Рассчитать соответствующие постоянные времени   1 и  2 цепи. (Постоянная времени цепи, в данном случае, равна модулю обратной величины полюса передаточной функции). Временные характеристики построить, используя точки: Частотные характеристики построить, используя точки

6. Временной метод анализа. Используя найденные выше временные характеристики цепи и интеграл наложения, найти реакцию цепи на импульс, изображенный на рис. 2. Параметры входного импульсного сигнала:

   ;  ;  ;  ;

7. Рассчитать и построить импульс на выходе цепи для двух значений коэффициента усиления операционного усилителя. Графики входного и выходных сигналов совместить на одном рисунке или построить синхронно (друг под другом).

8. Увеличить длительность входного импульса в 10 раз. Построить графики входного и выходного сигнала при =  2.

9. На основе анализа графиков трёх выходных сигналов сделать вывод о виде цепи (пропорционально - дифференцирующая или пропорционально - интегрирующая). Выделить случай, в котором операция, выполняемая цепью, наиболее близка к идеальному варианту преобразования входного сигнала.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, СИМВОЛЫ И СОКРАЩЕНИЯ

C -

емкость, Ф

f -

циклическая частота, Гц

g(t) -

импульсная характеристика

h(t) -

переходная характеристика

()

фазочастотная характеристика

K(j )-

комплексная частотная характеристика

K(p) -

операторный коэффициент передачи цепи по напряжению

K() -

амплитудно-частотная характеристика

L -

индуктивность, Гн

p -

оператор преобразования Лапласа

R -

сопротивление, Ом

t -

время, с

угловая частота, рад/c

x(t) -

случайный сигнал

y(t) -

выходной сигнал

АЧХ -

амплитудно-частотная характеристика

ИХ -

импульсная характеристика

ПХ -

переходная характеристика

ФЧХ -

фазочастотная характеристика

постоянная времени

1. НАХОЖДЕНИЕ ВРЕМЕННЫХ И ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦЕПИ

1.1 Определение частотных характеристик цепи.

 1.1.1 Определение операторного коэффициента передачи по напряжению цепи.

Для определения временных и частотных характеристик цепи построим операторную схему замещения цепи:

Рисунок 3: Операторная схема замещения цепи.

Для нахождения операторного коэффициента передачи по напряжению составим уравнения электрического равновесия для узлов 3 и 4.

Из второго уравнения выразим U30(с учетом того, что ).

 Подставим U30 в первое уравнение.

 Из получившегося уравнения легко находится коэффициент передачи по напряжению().

.

Запишем K(p) в виде отношения двух полиномов:

.

Коэффициенты полиномов считаются по формулам:

Составим таблицу значений этих коэффициентов для различных значений :

Таблица 1: Значения коэффициентов полиномов K(p) для различных значений .

b1

b0

a1

a0

=10

-0.3833

0.045

=100

-3.8333

0.045

1.1.2. Нахождение комплексной частотной характеристики цепи и соответствующие ей АЧХ и ФЧХ .

Для нахжодения  заменим p на в выражении K(p):

.

Находим  и :

.

1.1.3 Графики частотных характеристик цепи.

Используя программу MathCad , построим графики  и .

АЧХ цепи φ(ω) при (сплошная линия) и  (пунктирная линия)

ФЧХ цепи К(ω) при (сплошная линия) и  (пунктирная линия)

1.2 Расчет временных характеристик цепи.

     1.2.1 Расчет переходной характеристики h(t).

Воспользуемся тем, что .

Перобразуем :

.

Теперь применим обратное преобразование Лапласа, в результате получим переходную характеристику цепи:

        

 1.2.2 Расчет импульсной характеристики g(t).

Воспользуемся формулой .

Подставив в данную формулу найденную ранее h(t) получим :


 

 1.2.3. Расчет постоянной времени цепи .

 

Постоянная времени равна модулю обратной величины полюса передаточной функции.

Используя ранее найденный коэффициент передачи найдем постоянную времени:

 

 .

Запишем значения для различных значений :

При :    .

При :    

 1.2.4 Графики временных характеристик цепи.

Используя программу MathCad , построим графики h(t) и g(t).

      Переходная характеристика для h(t) при(сплошная линия) и  (пунктирная линия)

Импульсная характеристика g(t) при  (сплошная линия) и  (пунктирная линия

2. ПРОХОЖДЕНИЕ ЗАДАННОГО ИМПУЛЬСНОГО СИГНАЛА ЧЕРЕЗ ЗАДАННУЮ ЦЕПЬ.

2.1 Нахождение реакции цепи на входной импульс.

Параметры входного сигнала:

Umax=1.25 В

t1=c

t2=c

t3=

Для расчетов необходимо разбить входной сигнал на 4 интервала :

(0; t1),(t1;t2);(t2;t3) и (t>t3)

Для расчета реакции цепи удобно использовать следующую форму записи интеграла Дюамеля:

2.2 Расчет выходного сигнала.

t0=0 

0

2

10

4

4

10

4

20

10

10

20

U

вх

t

(    

)

U

вых

1

t

(

)

U

вых

2

t

(

)

t

Входной сигнал (сплошная линия) и выходной (снизу) сигналы при (точечная линия) и (пунктирная линия)


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения данной курсовой работы был произведен анализ цепи с операционным усилителем. Была найдена операторная характеристика коэффициента передачи по напряжению этого усилителя, соответствующая ей комплексная частотная характеристика, найдены и построены графики амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик для двух различных коэффициентов усиления. Далее были найдены и построены временные характеристики данной цепи: импульсная и переходная. И, наконец, используя переходную характеристику и интеграл наложения, были найдены реакции на импульсы при μ=10, μ=100


БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

  1.  Попов В.П. Основы теории цепей. М.: Высшая школа, 2003
  2.  Бирюков В.Н. Сборник задач по теории цепей. М.: Высшая школа, 1985
  3.  Шебес М.Р. Задачник по теории линейных электрических цепей. М.: Высшая школа, 1982  
  4.  Лысенко Т.М. Анализ линейной стационарной цепи. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Основы теории цепей». Екатеринбург.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78742. Сценарій позакласного мистецтвознавчого заходу «Світ як велика симфонія» 503 KB
  Обладнання: мультимедійний проектор та екран, ноутбук чи системний блок ком’ютера, активні колонки, тематичні стіннівки, присвячені творчості М.К.Чюрльоніса, публікації «Музичний» живопис Чюрльоніса для подарунку гостям і учасникам проекту, роздатковий матеріал – кросворди на кожен учнівський стіл...
78743. Сценарій урочистої лінійки, присвяченої святу Першого дзвоника і Дню знань 56.5 KB
  В зеленім лісі побував якийсь художник і поволі Дерева перефарбував У золотисто-жовтий колір. Ведучий - Ти хто такий? – всі здивувались. Тебе не бачили ми досі. То придивіться, - хтось озвавсь. І всі побачили – це осінь. Ведучий А з нею в кожен дім прийшло радісне свято – День знань.
78744. БУДЬ ОБЕРЕЖНИМ НА ДОРОЗІ! 69 KB
  Навчальна: Поглибити знання учнів про правила дорожнього руху; повторити основні правила пішоходів та автомобілістів. Розвиваюча: сприяти розвитку мислення, мовлення, пам’яті, навичок поведінки на дорозі. Виховна: виховувати повагу до оточуючих, увагу, ввічливість.
78745. ПРОЩАВАЙ, БУКВАРИКУ! 81 KB
  Мета: Вчити дітей виразно декламувати вірші, формувати інтерес до читання. Розвивати акторські здібності, уяву, вміння фантазувати. Виховувати у дітей любов до книги, дружні стосунки, родинні почуття.
78747. Відомі жінки Німеччини 69.5 KB
  Meine lieben Damen und Herren! Liebe Talente! Herzlich willkommen zu unserem feierlichen Abend. Es ist bekannt, dass der Frühling eine der schönsten Jahreszeiten und gerade diese Jahreszeit assoziiert bei uns mit der Gestalt der Frau, nicht umsonst widmen wir heute unseren Abend den Frauen.
78748. «Русская улица» или «Самые старые песни о главном» 49 KB
  Родина русского фольклора – это русская деревня, где одним из самых уважаемых и нужных людей был гармонист – парень или молодой мужчина, играющий на гармони. Стоило только летним вечером, после трудного рабочего дня услышать где-то в конце деревни зазывный голос гармони...
78749. Свято Останнього дзвоника 71 KB
  Мета: літературно-музична композиція, яка підводить підсумок навчальному року, приймає нових першокласників до своїх лав; розкриває красу, багатство і значення шкільних років у житті кожного. Весняний день – грайливий травень – Дарує радощів розмай. Школярик добре кожен знає, Що це навчанню року край.
78750. Перья штампуют из той же стали, которая завтра пойдет на штыки 96.5 KB
  Напряжение физических и духовных сил во время войны рождало как примеры величайшего героизма и самопожертвования так и примеры низкого коварства и подлости. И бравый генерал лихо блиставший на учениях до войны бестолково и растерянно мечущийся на дороге войны загубив всю свою армию.