99320

Рассчет комплексной передаточной функции цепи по напряжению

Контрольная

Физика

Записать операторную передаточную функцию по напряжению. Записать выражения для амплитудно-частотной (АЧХ) и фазочастотной (ФЧХ) характеристик цепи. Построить графики АЧХ и ФЧХ один под другим в одинаковом частотном масштабе. Привести эквивалентные схемы цепи. Сравнить результат с их значениями в графике. Рассчитать переходную характеристику цепи...

Русский

2016-09-07

10.86 MB

15 чел.

Контрольная работа №2

по дисциплине

      Основы теории цепей

Задача 2.1.

Задана электрическая цепь (рис.1), номер схемы  которой выбирается по номеру варианта, заданного таблицей 1(по 2 последним цифрам номера студенческого билета).

Параметры  цепи выбираются по таблице 2 в соответствии с вариантом двух последних цифр студенческого билета.

Частота  для всех вариантов.

Требуется:

  1. Рассчитать комплексную передаточную функцию цепи по напряжениюH().
  2. Записать операторную передаточную функцию по напряжению
  3. Записать выражения для амплитудно-частотной (АЧХ) и фазочастотной (ФЧХ) характеристик цепи:H(ω) и (ω).
  4. Построить графики АЧХ и ФЧХ один под другим в одинаковом частотном масштабе.
  5. Привести эквивалентные схемы цепи дляω=0 и ω=∞. Найти для нихH(0) иH(∞). Сравнить результат с их значениями в графике, полученном в п.4.
  6. Рассчитать переходную характеристику цепиh(t) и построить.
  7. Рассчитать импульсную характеристику цепиhδ(t) и построить.

Заданная схема цепи имеет вид:

                                                            Рис.1

  1. Определяем комплексную передаточную функцию цепи:

  1. Операторная функция по напряжению:

  3.    АЧХ:

Рис. 2

ФЧХ:

            

Рис. 3

5. Эквивалентная схема цепи дляω=0

Рис. 4

Эквивалентная схема цепи для ω=∞.

Рис. 5

6. Переходная характеристика цепи

Рис. 6Рис. 7

                                                                Рис. 8

7. Импульсная характеристика цепи

Рис. 9рис. 10

 Рис. 11

Задача 2.2

На вход электрической цепи, параметры которой рассчитаны в задаче №2.1, подаются сигналы:

а) Сигнал вида периодической последовательности прямоугольных видеоимпульсов напряжения с амплитудой  .

Величина скважности соответствует последней цифре номера студенческого билета:        1    2    3    4    5    6    7    8    9    0

Скважность :            2    3    4    5    6    7    6    5    4    3

б)    Сигнал вида одиночного прямоугольного видеоимпульса,

 Длительность прямоугольного импульса в микросекундах соответствует двум последним цифрам номера студенческого билета.

Задание:

    А). Определить период -T  заданной последовательности импульсов.

    Б).  Рассчитать спектральную функцию, амплитудный и фазовый спектры периодической последовательности прямоугольных видеоимпульсов на входе и выходе цепи. Расчету подлежат: постоянная составляющая и

5 первых гармоник спектра.

    В). Построить амплитудный и фазовый спектры вместе с АЧХ и ФЧХ цепи один под другим в одинаковом частотном и амплитудном масштабе.

Примечание: Спектр выходного сигнала построить графоаналитическим методом. ФЧХ цепи взять из задачи 1.

     Г). Построить в масштабе постоянную составляющую и 5 первых гармоник  спектра этого сигнала на временном интервале, равном двум периодам первой гармоники, просуммировать их графически и сравнить результат с исходным сигналом.

Д). Сделать вывод о причине различия формы   выходного сигнала с формой входного сигнала.

Е). Рассчитать амплитудный и фазовый спектры одиночного видеоимпульса с заданными параметрами на входе и выходе цепи.

Ж).Построить амплитудный и фазовый спектры одиночного видеоимпульса вместе с АЧХ  и ФЧХ цепи один под другим в одинаковом частотном и амплитудном масштабе.

 З). Сделать вывод о наличии или отсутствии амплитудно-частотных и фазочастотных искажений в данной цепи. Привести требования и вид АЧХ и ФЧХ неискажающей цепи, формы которых пунктиром изобразить на графиках АЧХ и ФЧХ.

   И). Для случая действия на входе цепи одиночного прямоугольного импульса рассчитать с помощью интеграла Дюамеля функцию напряжения

на выходе цепи и построить её под графиком входного прямоугольного импульса

Рис. 12

Периодическая последовательность прямоугольных импульсов

А. Определим период этой последовательности импульсов:

Б. Определим выражение для спектральной функции последовательности импульсов (см. лекции на стр.89):

- спектральная функция

- «модуль» спектральной функции

– фаза спектральной функции

В. Рассчитаем и построим амплитудный и фазовый спектры периодической последовательности прямоугольных видеоимпульсов на входе и выходе цепи  для постоянных составляющих 5 первых гармоник спектра. (При наличии программы считать 10 гармоник.)

Рис. 13

Г. Построить в масштабе постоянную составляющую и 5 первых гармоник  спектра этого сигнала на временном интервале, равном двум периодам первой гармоники, просуммировать их графически и сравнить результат с исходным сигналом. ( Использовать программу, но начальные фазы показать стрелками)

Рис. 14

Д). Сделать вывод о причине различий формы выходного сигнала с формой входного сигнала.

Причина заключается в искаженной передаче сигнала через данную цепь, исходя  из того что АЧХ и ФЧХ системы нелинейны.

Е). Рассчитать амплитудный и фазовый спектры одиночного видеоимпульса с заданными параметрами на входе и выходе цепи.

Амплитудный спектр:

Фазовый спектр:

Ж).Построить амплитудный и фазовый спектры периодической последовательности и одиночного видеоимпульса вместе с АЧХ  и ФЧХ цепи один под другим в одинаковом частотном и амплитудном масштабе.

Рис. 15

З). Сделать вывод о наличии или отсутствии амплитудно-частотных и фазочастотных искажений в данной цепи. Привести требования и вид АЧХ и ФЧХ неискажающей цепи, формы которых пунктиром изобразить на графиках АЧХ и ФЧХ.

Условием неискаженной передачи сигнала через линейную систему является линейность АЧХ  и ФЧХ  системы. В данном случае обе характеристики имеют нелинейную форму, что говорит о передаче сигнала через данную цепь с искажениями амплитудно-частотными и фазочастотными.

Рис. 16

И). Для случая действия на входе цепи одиночного прямоугольного импульса рассчитать с помощью интеграла Дюамеля функцию напряжения

на выходе цепи и построить её под графиком входного прямоугольного импульса

I

II

Подставляю эти исходные данные в выражение для интеграла Дюамеля

Я получил напряжение на выходе цепи вI-ом интервале

Определяю выражение для напряжения на выходе цепи в интервалеII

Вычисляю постоянную времени цепи

Вычисляю выражения в квадратных скобках (с учетом того что ):

Окончательное выражение для выходного напряжения в первом интервале :

;

.

Окончательное выражение для выходного напряжения втором интервале :

Рис. 17


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72527. Портландцемент – главное строительное вяжущее 586.5 KB
  Из природных смесей известняка с глиной глины 25 и более или из искусственных производственных смесей того же состава можно получать уже достаточно водостойкие гидравлические вяжущие называемые цементами. Начало современному цементу было положено также англичанином...
72528. Вяжущие материалы. Теория неорганических (минеральных) вяжущих 280.5 KB
  Теория неорганических минеральных вяжущих В данной теме излагаются основные положения теории и основ технологии вяжущих. Различные группы вяжущих гипсовые известковые магнезиальные цементы будут изучаться в следующем семестре на лекции в курсе строительных материалов...
72529. Природные каменные материалы (ПКМ) 370.5 KB
  Добыча природного камня производится в карьерах. При промышленном карьере могут быть цехи по обработке камня дробильно-сортировочные установки. По виду выпускаемой продукции различают карьеры песчаные песчано-гравийные буто-щебеночные и карьеры штучного камня.
72530. Минеральные вяжущие вещества 53 KB
  Одним из первых вяжущих которым пользовался человек была необожженная глина. Для повышения водостойкости вяжущих еще древние римляне к воздушной извести добавляли вулканический пепел. Толчком для дальнейшего развития производства и применения вяжущих явилось изобретение...
72531. Сырье для производства строительных материалов. Природные каменные материалы 58 KB
  Сырьем для изготовления всех неорганических строительных материалов каменных и металлов являются горные породы. Основное сырье для органических материалов нефть и каменный уголь можно также отнести к горным породам.
72532. Периодизация становления и развития отечественного уголовно-исполнительного права 55.5 KB
  Регламентация исполнения наказаний периода Российской империи. Система наказаний и процесс их исполнения по Судебникам 1497 и 1550 гг. Особенностью исполнения наказаний призванной усилить их превентивное воздействие стал их публичнопозорящий характер. Наращивался объем устрашающих наказаний.
72533. ИСТОРИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ СЛОВА «МЕНЕДЖМЕНТ» 310 KB
  Трудно установить с предельной точностью, какова этимология термина «менеджмент». Однако истинное значение слова мы можем установить, выявляя его исторические корни. В античной Греции буквального аналога слову «менеджмент» не существовало.
72534. Программный интерфейс к файловой системе UNIX 70.42 KB
  Инициализация файла: трансляция имени файла в файловый дескриптор номер в таблице дескрипторов внутри процесса; Создание записи в системной файловой таблице которая содержит права доступа к файлу текущую позицию указателя в нем и другую информацию; эта таблица общая для всех процессов.
72535. ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЛОГИСТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 1.52 MB
  Но замедление скорости движения материальных товарных и финансовых потоков в логистической системе предприятия неминуемо приводит к уменьшению объема выпуска и реализации продукции снижению ее рентабельности при наличии авансированных ресурсов в неизменных размерах.