49426

Анализ линейной динамической цепи

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Электрическим фильтром называется четырехполюсник, пропускающий без ослабления или с малым ослаблением колебания определенных частот и пропускающий с большим ослаблением колебания других частот.

Русский

2013-12-27

490 KB

2 чел.

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Южно - Уральский государственный Университет

Пояснительная записка

к курсовой работе по курсу «Основы теории цепей»

ЮУрГУ – К.2007.14.000.ПЗ

Нормоконтроль:          Руководитель:

В.М. Коровин         В.М. Коровин

_____________         ____________

“__”_______2005         “__”______2005

Автор проекта:  

студент гр. ПС-234

                                                                                         Голощапов К. И.

Курсовая работа  

                                                                                                защищена с оценкой

______________  

“__”_______2005  

Челябинск

2005

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

                                                                                                          Факультет: ПС

        Кафедра: ЦРТС

ЗАДАНИЕ

по курсовой работе

студенту группы ПС-234 Голощапову Кириллу

             

1. Тема работы: “Анализ линейной динамической цепи ”

2. Срок сдачи работы:   _____________________

3. Исходные данные к работе:  Вариант № 14

Индукторы:  L1 = 1.6181 мГн,   L2 = 0.5000 мГн,    L3 = 1.6181 мГн

Конденсаторы:  С1 = 0.6180 нФ,   С2  = 0.6180 нФ

Резисторы:  R1 = 1 кОм,    Rн = 1кОм

4. Содержание расчетно-пояснительной записки:

- таблица  исходных данных;

- электрическая схема фильтра, системы уравнений цепи;

- комплексная функция передачи;

- карта полюсов и нулей;

- АЧХ и ФЧХ и импульсные характеристики.

5. Перечень графического материала.

6. Дата выдачи задания:_____________________________

ПС-2007.14.000.ПЗ

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Разработал

Голощапов К. И.

Исследование и анализ линейной динамической цепи

Литер

Лист

Листов

Проверил

Коровин В.М.

К

2

19

Т.контроль

ЮУрГУ

Кафедра ЦРТС

Н.контроль

Утвердил

Руководитель: Коровин В.М.

Задание принял к исполнению:

Подпись студента:__________

Аннотация

        Порядок, объем, и содержание выполнения работы определены в учебном пособии  к курсовой работе.  В данной работе исследуется линейная реактивная цепь, нагруженная на резистор и питаемая от источника ЭДС. С помощью метода узловых напряжений составляется система уравнения цепи в математической и скалярной форме. Используя скалярные и математические  преобразования,  находится комплексная функция передачи.  Строится карта полюсов и нулей функции передачи, логарифмическая АЧХ и полулогарифмическая ФЧХ, импульсные и переходные характеристики.

           В ходе выполнения работы использовались программы:

Mathcad 2000 Professional, для  вычислений и построения графиков.

Micro-Cap 7.0, для построения графиков.

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

3

Содержание:

Введение……………………………………………………………………….

  1.  Таблица исходных данных……………………………………………..
  2.  Схема цепи………………………………………………………………
  3.  Нахождение комплексной функции передачи ……………….
  4.  Составление карты полюсов и нолей …………………………………
  5.  Построение графических зависимостей АЧХ и ФЧХ………………..
  6.  Исследование во временной области h(t), g(t)………………………..

Заключение……………………………………………………………………

Список литературы…………………………………………………………...

5

6

6

8

12

12

15

17

18

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

4

ВВЕДЕНИЕ

В данной работе мы изучаем свойства электрических фильтров. Они применяются для выделения или подавления определенных колебаний, разделения каналов, формирования спектра сигналов. Электрические фильтры входят в состав многоканальных и радиорелейных систем передачи, измерительной аппаратуры, в каскады радиопередатчиков и радиоприемников и т. п.

Электрическим фильтром называется четырехполюсник, пропускающий без ослабления или с малым ослаблением колебания определенных частот и пропускающий с большим ослаблением колебания других частот.

Полоса частот, в которой ослабление мало, называется полосой пропускания. Полоса частот, в которой ослабление велико, называется полосой непропускания (задерживания). Между этими полосами находится переходная область.

По расположению на шкале частот полосы пропускания различают следующие фильтры:

- нижних частот (ФНЧ), в которых полоса пропускания располагается на шкале частот от ω = 0 до некоторой граничной частоты ω = ωп , а полоса непропускания (задерживания) — от частоты ω = ωз до бесконечно больших частот (рис.1,а);

- верхних частот (ФВЧ) с полосой пропускания от частоты ω = ωп до бесконечно больших частот и полосой непропускания от частоты ω = 0 до ω = ωз (рис. 1,б);

- полосовые (ПФ), в которые полоса пропускания (ωп1...ωп2 располагается между полосами непропускания 0... ωз1 и ωз2... (рис. 1,в);

- заграждающие (режекторные) (ЗФ или РФ), в которых между полосами пропускания 0... ωп1 и ωп2... находится полоса непропускания ωз1...ωз2 (рис.1, г);

- многополосные, имеющие несколько полос пропускания.

В соответствии с используемой элементной базой к настоящему моменту выделились несколько классов фильтров:

- резистивно-емкостные RC – фильтры;

- реактивные LC – фильтры;   

- активные А – фильтры;

- цифровые фильтры.

Рис 1. Разновидности фильтров

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

5

 

1. ТАБЛИЦА ИСХОДНЫХ  ДАННЫХ.

Элемент цепи

Наминал

Узлы подключения

L1

1.6181 мГн

1-0

L2

0.5000 мГн

2-0

L3

1.6181 мГн

3-0

Rн

1 кОм

3-0

С1

0.6180 нФ

1-2

С2

0.6180 нФ

2-3

R1

1 кОм

1-0

 

2. СХЕМА ЦЕПИ.

   Воспользовавшись исходными данными, получим  заданную электрическую   

 цепь.

  

Рисунок электрической цепи по исходным данным.

 

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

6

Преобразуем данную схему электрической цепи с помощью теоремы об эквивалентном генераторе тока.

Рисунок преобразованной электрической цепи.

Найдем уравнения для узлов цепи относительно токов.

 (1)

 (2)

 (3)      ,   

  где , ,   , ,  ,

,   ,,    , ,

Подставим значения в уравнения для узлов цепи.

 (1)   + -=

 (2)   +-=0

 (3)   +=0

 Преобразуем эти уравнения, выделив коэффициенты при напряжениях.

 (1)         -                  +              =

 (2)                    -   +   -            = 0

 (3)                          -                   +  = 0

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

7

 Представим  матрицу  узловых напряжений.

 

 

 3. Комплексная функция передачи

     Комплексную функцию передачи найдем с помощью метода звездного числа.  Преобразуем  исходную цепь, выделив в ней узлы подключения элементов.

Рисунок преобразованной цепи для метода звездного числа.

   

   Главная диагональ матрицы проводимостей для цепи будет равна (предварительно помножив все строки на ):

  ,      ,   ,     

 Перейдем к матричной  форме записи (сделав замену ):

 |) =     

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

8

 Комплексную функцию передачи найдем по формуле:

 =

|) =   

 Найдем  по правилам метода обобщенных чисел:

  = [|)]mod2  =  =

  =

  

=

                                             

=

     

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

9

|) =  

 Найдем   по формуле:

     =   [|)]mod2   =        =

    =  

    = =

    =

  =

 Подставим значения в формулу для вычисления комплексной функции передачи  и раскрыв скобки  выделим коэффициенты при каждом значении.

       

 

       

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

10

Подставим числовые значения в это выражение (делая замену ):

=

 Произведем замену  на  .

=

         

 Разделим  все коэффициенты  на коэффициент при  пятой степени:

 =

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

11

 4. Карта полюсов и нулей.

    Функция передачи имеет один ноль  s=0.

     Полюса функции передачи найдем, приравняв знаменатель к нулю.

     =0

   

 Решив это уравнения, найдем полюса.

 P1 =

 P2,3 =

 P4,5 =

Карта полюсов и нулей.

  5. АЧХ и  ФЧХ.

   Для нахождения  АЧХ и ФЧХ в комплексной функции передачи сделаем замену

p на jω.

  =

Найдем   как  ||.

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

12

График  АЧХ  в логарифмических осях координат будет иметь вид:

                 

На линейном участке построенной АЧХ в полосе задержания, найдем крутизну среза как ,  в моем случае

Найдем ФЧХ как

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

13

График ФЧХ  представим в полулогарифмических осях координат.

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

14

На линейном участке построенной ФЧХ в полосе пропускания, найдем групповое время задержки сигнала как    в моем случае  .

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ.

   Функцию g(t)  и  h(t) будем искать по следующим формулам:

  

                                  

              f1=0.5                 

      i = 0…2

                           

                  

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

15

Функцию h(t) находим так же как и g(t).

   

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

16

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

        В ходе выполнения данной работе  мы  ознакомились с ГОСТами.   Научились составлять электрическую цепь по заданным данным. Составлять для нее систему уравнений узловых напряжений. Рассчитывать комплексную функцию передачи, находить для нее полюса и нули и строить для них карту полюсов и нулей. Находить АЧХ и ФЧХ  строить для них графики. Также ознакомились, как ведет себя этот фильтр со временем.  

   Анализ полученных данных:

        Мы провели комплексное исследование полосозадерживающего фильтра второго порядка и определили его основные характеристики. Данный фильтр обладает высокой избирательностью и большой крутизной среза в полосе задержания  . Фаза на частоте  инвертируется вследствие того, что на резонансной частоте происходит изменение реакции цепи с индуктивной на емкостную. Определили вид переходных процессов, вызванные воздействием единичной ступенчатой функции h(t) и импульсной функции g(t)  без начальных условий.

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

17

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Бакалов В.П. Основы теории электрических цепей и электроники. – М.: Радио и связь, 1989.

2.Лунц Г.Л Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. – М.: Наука, 1964  

3.Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей. Линейные цепи. – М.: Высш. шк., 1990.

4.Новгородцев А.Б. Расчет электрических цепей в Matlab 6.0. – СПб.: Питер, 2004.

5.Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высш. шк., 1985.

6.Разевиг В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью MC 7.0. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003.

ПС-2007.14.000.ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

18


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44870. СОЦИАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ 15.05 KB
  А так же устойчивый комплекс формальных и неформальных правил норм установок регулирующие различные сферы жизни. удовлетворять свои потребности и интересы; 2 регулирует действия членов общества в рамках социальных отношений; 3 обеспечивает устойчивость общественной жизни; 4 обеспечивает интеграцию стремлений действий и интересов индивидов; 5 осуществляет социальный контроль. Института: Значимость в политической жизни стран.
44871. Специфіка мови професійного спрямування 26 KB
  Мову професійного спрямування відрізняє наявність специфічної термінологічної системи, вона включає використання іншомовних слів і може граматично відрізнятися від літературної мови, хоча, загалом, вона з нею тісно повязана, і включає в себе дотримання її норм
44873. Сравнительный анализ издержек производства и реализованной продукции 22.42 KB
  Издержки производства затраты связанные с производством товаров. Классификации издержек Экономические издержки состоят во-первых из актуальных и невозвратных Невозвратные связаны с затратами навсегда покинувшими хозяйственный оборот без малейшей надежды на возвращение. Актуальные издержки принимают в расчёт при принятии решений издержки невозвратные нет. Актуальные экономические издержки в свою очередь составляют из явных и вменённых.
44876. Работа с учебником как метод обучении РЯ в школе 13.99 KB
  Школьный учебник - это специальная книга излагающая основы научных знаний по русскому языку и предназначенная для постижения учебных целей. Учебник средство обучения вместе с материалами и пособиями. Основными функциями учебника являются следующие: информационная трансформационная систематизирующая и воспитательная.
44877. Имена числительные 17.1 KB
  Стилистическими вариантами являются формы местоимений 3-го лица У нее – У ней, к ним – К им, от него – От его, возле них – Возле их и др. Первые варианты являются нормой литературной речи, вторые имеют просторечный характер