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

41 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

48026. Методика викладання природознавства 512 KB
  Метод спостереження цілеспрямоване сприйняття того чи іншого педагогічного явища без втручання в його хід. Ефективність спостереження залежить від чіткості визначення дослідником обєктів сприймання мети способів фіксації його наслідків ведення протоколу фото і кінозйомка відео та аудіо записи. У процесі констатуючого експерименту проводяться спостереження бесіди анкетування учителів батьків учнів вивчається шкільна документація й письмові роботи дітей та виконуються учнями діагностуючі завдання. Спостереження це...
48027. Логіка. Конспекти лекцій 846.5 KB
  Поняття і судження Основними формами абстрактного мислення є поняття судження й умовиводи. Судження форма мислення в якій щонебудь стверджується або заперечується про предмети їхні властивості або відносини. Поняття судження умовивід мають свою специфічну форму структуру.
48028. ЛОГІКА. ОПОРНИЙ КОНСПЕКТ ЛЕКЦІЙ 4.48 MB
  Теоретичні питання для самоконтролю Що означає термін логіка і в чому полягає проблема визначення логіки як науки Назвіть об'єкт предмет вивчення формальної логіки Яку сторону мислення вивчає логіка Що таке пізнання форми мислення Який взаємозв'язок між пізнанням і мисленням Що означає поняття абстрактне мислення Дайте визначення логічної форми істинності та правильності думки Дайте визначення мови та назвіть основні види знаків Що таке процес формалізації в вузькому та широкому значенні Що таке зміст і значення мовних виразів...
48029. Моделі і методи прийняття рішень в економіці 779.5 KB
  Оптимізація календарного плану реалізації запасів сільськогосподарської продукції за умов цінового ризику. У числі найвідоміших задач математичного програмування можна назвати такі: оптимізація виробничої програми фірми оптимізація плану перевезень продукції оптимізація варіанту розподілу завдань між виконавцями оптимізація плану введення в дію нових виробничих потужностей оптимізація портфеля фінансових активів тощо. За умов забезпечення випуску заданих обсягів виробництва продукції й обмежень із кількості основних виробничих ресурсів...
48030. МОДЕЛИРОВАНИЕ, АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ БИЗНЕС-ПРОЦЕССОВ 2.2 MB
  Пудовкина МОДЕЛИРОВАНИЕ АНАЛИЗ И ОПТИМИЗАЦИЯ БИЗНЕСПРОЦЕССОВ Учебное пособие Челябинск Издательство ЮУрГУ 2006 УДК Пудовкина С. Учебное пособие предназначено для студентов изучающих дисциплины Математические методы и модели в экономике Математическая экономика Моделирование экономических систем и процессов Имитационное моделирование Анализ и оптимизация бизнеспроцессов и обучающихся по специальностям Менеджмент организаций Экономика и управление на предприятии Финансы и кредит Прикладная информатика в экономике....
48031. Макроекономіка. Опорний конспект 1.62 MB
  Сукупні видатки і ВВП. Високий і зростаючий рівень національного виробництва тобто рівень реального валового внутрішнього продукту ВВП. Сукупним вимірником національного виробництва виступає валовий внутрішній продукт ВВП що виражає ринкову вартість кінцевих товарів і послуг. Агреговані величини характеризують ринкову кон'юнктуру і її зміну ринкова ставка відсотка ВВП загальний рівень цін рівень інфляції рівень безробіття й ін.
48032. Етика. Курс лекцій 2.21 MB
  СЕНС ЖИТТЯ І СТАВЛЕННЯ ДО СМЕРТІ Звідки постає проблема сенсу життя людини 150 Способи осмислення людського буття 155 Феномен смерті 166 Життя як дарунок і відповідь 176 Лекція 7. МОРАЛЬНА САМОСВІДОМІСТЬ Поняття моральної самосвідомості 221 Честь і гідність людини 223 Совість центральний чинник моральної самосвідомості людини 229 Розкаяння 238 Поняття сорому 241 Лекція 9. ДІЯ І СВОБОДА ЛЮДИНИ Поняття свободи етичний аспект 259 Свобода дії свобода вибору свобода волі 261 Свобода як моральна цінність людського буття 269 ...
48034. Математична теорія 286.5 KB
  Функції та їх властивості. Кажуть що задано функцію з областю визначення X якщо кожному елементу х з цієї множини ставиться у відповідність рівно одне значення y з деякої множини Y Дві функції однакові якщо: однаковий закон відповідності; однакова область визначення. Графік функції множина точок на координатній площині координати яких задовольняють дане співвідношення Ознака графіка функції. Якщо кожна лінія координатної площини є графіком функції якщо кожна пряма паралельна до Оу перетинає цю лінію в одній точці або...