48743

Анализ линейной динамической цепи

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В данной работе исследуется линейная реактивная цепь, нагруженная на резистор и питаемая от источника ЭДС. С помощью метода узловых напряжений составляется система уравнений цепи в матричной и скалярной форме.

Русский

2013-12-14

372.5 KB

1 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра «цифровые радиотехнические системы»

Анализ линейной динамической цепи

Пояснительная записка к курсовому проекту

по курсу ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ

210402.2008.314.44.00 ПЗ

         Нормоконтролер                                                            Руководитель                     

             Коровин В.М.                                                             Коровин В.М.

              “____”__________2008г.                                          “____”__________2008г

                                                                                                  Автор проекта

                                                                                                  студент группы ПС-257

                                                                                                  Шалагинов Д.В.

                                                                                                  “____”__________2008г

                                                                                                 Проект защищен

                                                                                                  с оценкой

                                                                                                  “____”__________2008г

Челябинск

2008


Министерство образования Российской федерации

Южно-Уральский государственный университет

Факультет: ПС

Кафедра: ЦРТС

ЗАДАНИЕ

по курсовой работе

студенту группы ПС-257 Шалагинову Дмитрию Валерьевичу                   

1. Тема  работы: «Анализ линейной динамической цепи»                        

2. Срок сдачи работы: ______________________

3. Исходные данные к работе: Вариант №44

Дана линейная цепь, нагруженная на резистор и питаемая ЭДС.

Номинал резистора 1,355 кОм                                                               

Индукторы: L1=3,7343 мГн, L2=1,2392 мГн, L3=0,3124 мГн

Конденсаторы: С1=1,0514 нФ, С2=0,3124 нФ, С3=0,5242 нФ

4. Содержание расчетно-пояснительной записки:

Основная часть пояснительной записки должна содержать таблицу исходных данных, схему цепи, систему уравнений, комплексную функцию передачи, таблицу полюсов и нулей, таблицы АЧХ и ФЧХ, таблицу и аналитическое выражение переходной и импульсной характеристики.

5. Перечень графического материала: карта полюсов и нулей, графики АЧХ и ФЧХ, импульсная и переходная характеристики.

6. Консультанты по работе: Коровин В.М.

7. Дата выдачи задания: 13 февраля 2008г.

 

        Руководитель: Коровин В.М.

                                Задание принял к исполнению: 13.02.2008г.

                 Подпись студента: Шалагинов Д.В.

 

АННОТАЦИЯ

В данной работе исследуется линейная реактивная цепь, нагруженная на резистор и питаемая от источника ЭДС. С помощью метода узловых напряжений составляется система уравнений цепи в матричной и скалярной форме. С помощью метода пропорциональных величин находим комплексную функцию передачи. Строится карта полюсов и нулей функции передачи, логарифмическая АЧХ и ФЧХ, импульсная и передаточная характеристики. Находится крутизна и среза на декаду, время задержки и вид функций импульсной и переходной характеристик.

В ходе выполнения работы были использованы программы:

Micro-Cap 9.0 – для моделирования схемы четырехполюсника;

Mathcad 2001 Professional – для построения графиков импульсной и переходной характеристик;

Advanced Grapher – для построения графиков АЧХ и ФЧХ.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение  4

1 Электрическая схема фильтра  6

1.1  Схема цепи  6

1.2 Система уравнений в обычной и матричной формах  7

2 Определение комплексной функции передачи  9

3 Карта полюсов и нулей 10

4 Графики АЧХ и ФЧХ 11

5 Импульсная и переходная характеристики цепи 12

Заключение 14

Литература 15

Приложение А Графики АЧХ и ФЧХ 16

Приложение Б Импульсная и Переходная характеристики 18

Введение

При выполнении курсовой работы необходимо:

Построить электрическую схему фильтра, составить систему уравнений цепи в обычной и матричной формах, определить комплексную функцию передачи, перейти к операторной функции передачи (ОФП), найти нули и полюса ОФП и построить карту полюсов и нулей, также необходимо построить АЧХ и ФЧХ, импульсную и переходную характеристики, и в заключении курсового проекта необходимо отразить все аспекты выполнения тех или  иных задач, сделать выводы в соответствии с полученными результатами и записать список литературы, которая была использована при выполнении работы.  

1.ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ФИЛЬТРА

1.1 Схема цепи

Таблица 1 – Исходные данные

№ варианта

44

Продолжение таблицы 1

Ветвь №1

Узлы

Элементы

от

до

кОм

1

0

1

Продолжение таблицы 1

Ветвь №2

Ветвь №3

Узлы

Элементы

Узлы

Элементы

от

до

мГн

нФ

от

до

мГ

нФ

1

2

-

1,0514

2

0

3,7343

0,3124

Продолжение таблицы 1

Ветвь №4

Ветвь №5

Узлы

Элементы

Узлы

Элементы

от

до

мГ

нФ

от

до

мГ

нФ

2

3

0,5242

-

3

0

1,2392

-

Рисунок 1.1 – Схема цепи.

1.2 Система уравнений в обычной и матричной формах

Преобразуем схему и составим уравнения методом узловых напряжений.

Рисунок 1.2 – Преобразованная схема.

Система уравнений в общем виде:

                                                               ,                                                      

где  – матрица узловых проводимостей, См;

    – матрица-столбец напряжений, В;

     – матрица-столбец токов, А.

Запишем уравнения узловых напряжений, приняв узел 0 за базисный, суммируя для каждого из трех независимых узлов проводимости сходящихся в них ветвей и получаем их собственные проводимости, которые располагаются на главной диагонали. Проводимость ветви, связывающий узлы i, k со знаком минус, располагаем на пересечении строки i и столбца k. Получаем, что число независимых узлов 3, тогда уравнение узловых напряжений в матричной форме:

Запишем в алгебраической форме:

2.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОМПЛЕКСОЙ ФУНКЦИИ ПЕРЕДАЧИ

Найдем функцию передачи с помощью прибор-программы  General Numbers.vi

Рисунок 2.1 – Схема цепи с указанием сил токов и напряжений ветвей.

Применив программу, получили следующие данные

После того, как подставили соответствующие значения в данную формулу, получаем операторную функцию передачи:

3.КАРТА ПОЛЮСОВ И НУЛЕЙ

Найдем нули и полюса операторной функции передачи(ОФП).

Нулями называют корни многочлена числителя ОФП

Полюсами называют корни многочлена знаменателя ОФП

Таблица 2 – Значения нулей функции передачи

Корни

Значение корней

Корень 1

0

Корень 2

0

Корень 3

0.9844i

Корень 4

-0.9844i

Таблица 3 – Значения корней полинома(полюсов функции передачи)

Корни полинома

Значение корней

Корень 1

0.869  0.775i

Корень 2

 0.869 + 0.775i

Корень 3

0.056  0.999i

Корень 4

0.056 + 0.999i

Рисунок 3.1 – Карта полюсов и нулей.

4.ГРАФИКИ АЧХ И ФЧХ

Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) – это модуль комплексной функции передачи от мнимой частоты:

, где  получаем после перехода

Формула, по которой строится логарифмическая АЧХ:

Фазово-частотная характеристика (ФЧХ) – это аргумент комплексной функции передачи:

Формула, по которой строится ФЧХ:

,

 

Графики АЧХ и ФЧХ построены и изображены в Приложении А.

По АЧХ определяем крутизну спада в полосе задержания сигнала:

S = 168 дб/дек.

По ФЧХ определяем групповое время задержки сигнала: 1 мкс.

5.ИМПУЛЬСНАЯ И ПЕРЕХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕПИ

Операторная функция передачи:

Обозначим числитель операторной функции передачи:

Обозначим знаменатель операторной функции передачи:

Полюса функции передачи, которые были найдены раннее:

Тогда импульсная характеристика ищется по формуле:

,

где  – первая производная знаменателя в точках, соответствующих полюсам функции передачи;

- время.

В нашем случае получаем:

Подставив значения, получим:

Переходная характеристика рассчитывается по формуле:

где  – первая производная знаменателя, умноженного на P в точках, соответствующих полюсам функции передачи;

- время.

Подставив значения, получим:

Графики импульсной и переходной характеристики приведены в Приложении Б.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проделанной работы можно сделать выводы:

  1.  Исходная схема является высокочастотным фильтром.
  2.  Все полюса лежат в левой полуплоскости карты, следовательно все свободные процессы в цепи будут затухать, то есть данная линейная цепь является устойчивой.
  3.  Функция передачи является минимально-фазовой, т.к. нули в правой полуплоскости отсутствуют, следовательно, АЧХ и ФЧХ должны быть функционально связанными.
  4.  Была построена карта полюсов и нулей, по которой можно очень легко построить импульсную характеристику.
  5.  Крутизна среза S = 168 дб/дек. Время задержки сигнала: 1 мкс.
  6.  Переходная характеристика, показывающая реакцию цепи на скачок напряжения в момент времени t=0, подтверждает, что все свободные процессы в цепи затухают.

Список использованной литературы

1. Коровин, В.М. Анализ линейных цепей с применением микроалькуляторов: учебное пособие / В.М. Коровин. – Челябинск: Изд-во ЮурГУ, 1988. –38 с.

2. Матханов, П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи: Учебник для электротехнических и радиотехничесикх специальностей ВУЗов / П.Н. Матханов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1990. – 400 с.

3. Стандарт предприятия. Курсовое и дипломное проектирование. Общие требования к оформлению / Н.В. Сырейшикова, В.И. Гузеев, И.В. Сурков, Л.В. Винокурова. – Челябинск: ЮУрГУ, 2001.49 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Графики АЧХ и ФЧХ

Рисунок А.1 – График АЧХ в логарифмическом масштабе

Рисунок А.2 – График ФЧХ.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Рисунок Б.1 цепи Импульсная характеристика

Рисунок Б.2 Переходная характеристика цепи


210402.2008.314.
44.00 ПЗ

5

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

210402.2008.314.44.00 ПЗ

4

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

ЮУрГУ кафедра ЦРТС

18

177

Листов

Лит.

Исследование и анализ линейной динамической цепи

Утверд.

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

210402.2008.314.44.00 ПЗ

210402.2008.314.44.00 ПЗ

Н. Контр.

Реценз.

Коровин В.М.

Провер.

Шалагинов Д.В.

Разраб.

210402.2008.314.44.00 ПЗ

3

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

6

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

210402.2008.314.44.00 ПЗ

2

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

210402.2008.314.44.00 ПЗ

210402.2008.314.44.00 ПЗ

9

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

210402.2008.314.01.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

191

210402.2008.314.44.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

204

210402.2008.314.44.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

205

210302.2008.314.44.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

218

210402.2008.314.44.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

216

210402.2008.314.44.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

217

210402.2008.314.44.00 ПЗ

g(t)

t

h(t)

t

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

210402.2008.314.01.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

12

210402.2008.314.44.00 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

13

210402.2008.314.44.00 ПЗ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

52939. ЕКСКУРСІЯ ПО МІСТАМ УКРАЇНИ 147.5 KB
  T. The last time we spoke about Zaporizhyan Sich and Zaporizhya, the city closely connected with Zaporizhyan Sich. But in the history of our Motherland there were very many other historical events. Today we’ll start our talk about Ukrainian towns and cities.
52940. Эйдетические формы обучения русскому языку 179.5 KB
  Владимир Троицкий А когда уроки для нас становятся светлыми и радостными праздниками Когда они проходят интересно плодотворно на одном дыхании Наверное когда у вас всё получается когда всё понимаете и запоминаете и эти знания вы можете применить на практике. Уже 17 лет на каждом уроке русского языка я провожу такой эксперемент используя различные формы и методы развития образной памяти и всякий раз убеждаюсь что применение эйдетической...
52941. Перетворюємо навчання у захоплюючу творчу гру 764 KB
  Синий слон Оранжевый арбуз Голубой газета Желтый жук Красный карандаш Зеленый замок Фиолетовый фрукты Белый бант Чёрный часы Учитель называет слова один раз ученики повторяют в такой же последовательности а потом в разброс. Начинают игру словами: Бабушка укладывает в свой чемодан. Заучування вірша за піктограмами і словами вчителя. Етап проектування і покладання мети Давайте пригадаємо: що таке ейдетика Які прийоми ейдетики ми використовуємо щоб краще запамятати слова Цифри Сьогодні використовуючи різні...
52942. Задачі Ейлера 2.09 MB
  Захоплення математикою здебільшого починається з міркування над якоюсь цікавою задачею. Вона може зустрітися на уроці, на заняті математичного гуртка, в математичній літературі. Завдання сучасної школи виховати творчу особистість. Знання, навички уміння здобувають в результаті власної активної діяльності.
52943. Використання ігрового методу навчання іноземної мови на прикладі казок. Тестові завдання 49 KB
  A beautiful princess lives in a palace with her father the King and her seven sisters. She has got a golden ball. Every day she plays with her ball in the garden of the palace. There is a deep, dark pond in the garden. When the weather is hot, the princess likes to play near the pond. One day she drops her ball into the pond.
52944. 10 самых интересных фактов об автомате Калашникова 23 KB
  Его официальное название 762мм автомат Калашникова образца 1947 года АК47. В США автомат Калашникова можно приобрести за 70350 долларов. Автомат Калашникова входит в Книгу рекордов Гиннесса как самое распространенное оружие в мире.
52947. Развитие стереометрического воображения на начальном этапе обучения 310.5 KB
  Основная задача факультатива: расширить пространственные представления учащихся, развивать умения выполнять чертежи, развивать логическое мышление учащихся 5-6 классов