Мир Знаний

Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях Расчет отклика (стр. 1 из 2)

Министерство образования и науки Украины

Харьковский национальный университет радиоэлектроники

Радиотехнический факультет

Кафедра основы радиотехники

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

“АНАЛИЗ ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ”

“ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ”

Руководитель :

Иванов И.А.

Выполнил :

ст. гр.101

Блинов Б.Б.

ХАРЬКОВ 2008


РЕФЕРАТ

Курсовая работа: 19 c., содержит: 9 рис., 4 табл., 4 источника.

Объект исследования - пассивная линейная цепь первого порядка.

Цель работы – определить частотные характеристики, а также отклик пассивной линейной цепи, к входу которой приложен входной сигнал.

Метод исследования – определение отклика производится классическим и операторным методами.

Расчет отклика в пассивной цепи находится двумя способами. Для расчета отклика классическим методом составляется дифференциальное уравнение, определяются его корни и переходная характеристика цепи. Операторный метод расчета состоит в определении ОПФ цепи и нахождении изображения отклика как произведения ОПФ на изображение входного воздействия.

ОПФ, КПФ, АЧХ, ФЧХ, ОТКЛИК, ВОЗДЕЙСТВИЕ, ПЕРЕХОДНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, ИМПУЛЬСНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, КЛАССИЧЕСКИЙ МЕТОД, ОПЕРАТОРНЫЙ МЕТОД.


СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

Введение

Задание к курсовому проекту

1 Расчет временных характеристик цепи классическим методом

2 Расчет отклика цепи интегралом Дюамеля

3 Расчет частотных характеристик схемы операторным методом

4 Связь между частотными и временными характеристиками

5 Расчет временных характеристик цепи операторным методом

6 Расчет отклика цепи операторным методом

Выводы по работе

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК


ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ОПФ – операторная передаточная функция;

КПФ – комплексная передаточная функция;

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика;

ФЧХ – фазово-частотная характеристика.


ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Основы радиоэлектроники» принадлежит к фундаментальным дисциплинам в образовании специалистов, которые проектируют электронную аппаратуру.

Курсовая работа по этой дисциплине - один из этапов самостоятельной работы, который позволяет определить и исследовать частотные и временные характеристики избирательных цепей, установить связь с предельными значениями этих характеристик, а также закрепить знания по классическому и операторному методам расчета отклика цепи.


ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

Исследуемая схема изображена на рисунке 1, начальные условия наведены таблице 1.

Таблица 1-Параметры обобщенной схемы.

R1,Ом R2,Ом C,нФ U1, В Воздействие Отклик
15 15 600 27 U1 i4(t)

Рисунок 1- Анализируемая схема

1 Расчет временных характеристик цепи классическим методом

Составляем систему уравнений для схемы по первому и второму законам Кирхгофа:

Подставив первое уравнение во второе, получим:

Ток, протекающий через ёмкость, определяется по закону:

После подстановки получаем дифференциальное уравнение для данной цепи:

(1.1)

В соответствии с классическим методом заменяем производные

степенями комплексной переменной p и получаем характеристическое уравнение:

(1.2)

Из последнего уравнения находим p:

(1.3)

Постоянная времени цепи:

(1.4)

Подставив числовые значения в (1.3) и (1.4), получаем:

Переходную характеристику определяем как отклик цепи

при условии, что входное воздействие
=1В по формуле:

(1.5)

Принуждённую составляющую

находим в установившемся режиме, при
,когда сопротивление ёмкости Cравно бесконечности и она представляет собой разрыв цепи.

Рисунок 1.1- Состояние схемы для


Коэффициент A найдём из уравнения (1.5) для момента времени t(+0), воспользовавшись нулевыми начальными условиями

.

Рисунок 1.2- Состояние схемы для

Резистор R4 шунтируется ёмкостью С и ток i4(+0)=0.

Из последнего уравнения находим A:

Подставим это выражение в (1.5) и получим формулу переходной характеристики:

(1.6)

Подставляем числовые значения:

Импульсную характеристику h(t) рассчитываем по формуле:

(1.7)

(1.8)

Окончательная формула h(t):

Таблица 1.1-Мгновенные значения h(t) и g(t).

t, мкс 0 1 2 5 10 15 20 25
g(t) *10-3 См 0 6.042 10.989 21.070 28.822 31.673 32.722 33.108
h(t), См 6666.67 5458.21 4468.8 2452.53 902.235 331.914 122.104 44.919

Графики переходной и импульсной характеристик изображены на рисунках 1.3 и 1.4 соответственно.


Рисунок 1.3- График переходной характеристики

Рисунок 1.4- График импульсной характеристики


2 Расчет отклика цепи интегралом Дюамеля

График входного воздействия U(t) показан на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1- График входного воздействия

Восстанавливаем функцию U(t) по графику при помощи формулы для прямой, проходящей через 2 точки:

(2.1)

Подставляем значения из графика, выражаемU(t) из уравнения и получаем:

(2.2)

Для расчета отклика цепи y(t) воспользуемся интегралом Дюамеля:

(2.3)

где U1(x) – входное воздействие, U1(x)=U(t), если x=t.

Подставляем выражения для U1(x) и для h(t) в (2.3):

Окончательное выражение для отклика цепи на воздействие U(t):

(2.4)

Таблица 2.1 - Мгновенные значения отклика цепи

t, мкс 0 1 2 5 10 15 20 25
i4(t), мА 0 7.91 18.02 57.85 142.3 236.6 334.5 433.7

График y(t)приведен на рисунке 2.2.


Рисунок 2.2- График отклика цепи

3 Расчет частотных характеристик схемы операторным методом

Найдём ОПФ цепи как отношение изображения отклика I4(p) к изображению воздействия U1(p):

(3.1)

Применяя формулу разброса токов, находим отклик в операторном виде:

Тогда операторная характеристика:

(3.2)

Заменяя в (3.2) комплексную переменную p на jw, получаем КПФ цепи: