регистрация / вход

Расчет режимов и характеристик электрических цепей с операционным усилителем

Расчёт режимов и характеристик электрических цепей с операционным усилителем Задание 1. Для заданной схемы (рис 1.) рассчитать передаточную функцию цепи в смысле коэффициента передачи напряжения H(p).

Расчёт режимов и характеристик электрических цепей с операционным усилителем


1. Задание

1. Для заданной схемы (рис 1.) рассчитать передаточную функцию цепи в смысле коэффициента передачи напряжения H(p).

Схема электрическая: Исходные данные:

R1 =R 2 =10кОм;

C1 =0.008мкФ;

C2 =0,002мкФ;

C3 =0.01мкФ;

2. Построить карту передаточной функции и проверить H(p) по схеме.

3. Записать выражение частотных характеристик передаточной функции.

Комплексная частотная характеристика передаточной функции H(jω).

Амплитудо-частотная характеристика передаточной функции H(ω).

Фазочастотная характеристика передаточной функции φ(ω).

4. Рассчитать и построить временные характеристики.

Переходная характеристика передаточной функции h(t).

Импульсная характеристика передаточной функции g(t).

5. Рассчитать и построить реакцию цепи Uвых (t) на прямоугольный импульс с амплитудой напряжения Um (мВ).


2. Анализ схемы

Операционный усилитель в идеальном случае представляет собой усилитель с:

1. Бесконечно большим входным сопротивлением.

2. Бесконечно малым выходным сопротивлением.

3. Бесконечно большим коэффициентом усиления.


Схема эквивалентная ОУ:


По первому свойству можно предположить, что ток i1 практически равен нулю. Аналогично ток i2=0 Учитывая 3-е свойство, можно записать, что , . Напряжение на выходе – конечная величина, следовательно (Основное расчетное свойство для цепи с ОУ) Заданная схема содержит 2 накопителя, т.е. рассматриваемая цепь 2-го порядка. Согласно заданию, искомой ПФ является Коэффициент передачи напряжения (КПН): -ОКПН.


3. Расчет передаточной функции

Схема расчетная:

Шаг 1. Расчётная операторная схема

Шаг 2. Система уравнений методом узловых потенциалов.

Основное расчётное соотношение φ3 (p)=0;

φ1 (p)=Eвх (p); φ4 (p)=Eу (p);



Ответ: .

4. Карта передаточной функции, проверка передаточной функции по схеме

Картой ПФ называют чертеж на комплексной плоскости, где отмечены нули, полюса и масштабные коэффициенты.

Ноль:

Полюса:


Проверка ПФ по схеме: критерием правильности ПФ является полином знаменателя 2-го порядка. Полюса расположены в левой части полуплоскости. Они отрицательны, что соответствует корням схемы.

Проведем проверку в ряде точек:

1. ;

По ПФ

По схеме

2.

По ПФ

По схеме

5. Расчет частотных характеристик ПФ

Построение АЧХ и ФЧХ по карте нулей и полюсов.

0

0

0

0

0

0


АЧХ:

ФЧХ:

6. Временные характеристики

Временными характеристиками электрической цепи является переходная и импульсная характеристики.

ПХ:

ИХ:


Согласно заданию, временные характеристики получим по найденной передаточной функции H(p).

Импульсная характеристика переходная характеристика

Расчёт импульсной характеристики

Перейдём к оригиналу.

Так как степени полиномов числителя и знаменателя равны, то дробь неправильная. Из неё можно выделитьцелую часть и простую дробь.

Ответ: ИХ 1/c.

Расчёт переходной характеристики

Ответ: ПХ б/р.


Графики:

Проверка по соотношению:

Вывод: Полученные ИХ и ПХ друг другу соответствуют. Значит они верны.


7. Расчёт реакции цепи на прямоугольный импульс

Амплитуда импульса Длительность:

Воздействие:

Расчёт проведём с помощью ПХ h(t). Поскольку h(t) численно равна реакции на ступеньку, то

Ответ: 1-й интервал: 0<t<1.5*10-4 ,

2-ой интервал: 1.5*10-4 <t<∞,

ОТКРЫТЬ САМ ДОКУМЕНТ В НОВОМ ОКНЕ

Комментариев на модерации: 2.

ДОБАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ [можно без регистрации]

Ваше имя:

Комментарий