Название: Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях
Вид работы: курсовая работа
Рубрика: Коммуникации и связь
Размер файла: 155.82 Kb
Скачать файл: referat.me-169868.docx
Краткое описание работы: Методы определения отклика пассивной линейной цепи на воздействие входного сигнала. Расчет входного сигнала. Определение дифференциального уравнения относительно отклика цепи по методу уравнений Кирхгофа. Расчет временных и частотных характеристик цепи.
Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях
Министерство образования и науки Украины
Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Кафедра БМЭ
Курсовая работа по дисциплине
"ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ"
на тему
“АНАЛИЗ ИЗБИРАТЕЛЬНЫХ ЦЕПЕЙ В ЧАСТОТНОЙ И ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТЯХ ”
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Выполнил ст. гр. ЕПАз-06-2 Ананьев Р.М.
Руководитель работ Александров Ю.Н.
2009
РЕФЕРАТ
Курсовая работа: 23 с., 10рис., 6 табл., 2 источника.
Объект исследования – пассивная линейная цепь.
Цель работы – определить отклик пассивной линейной цепи на воздействие входного сигнала.
Метод исследования – отклик цепи следует определить спектральным и временным методами.
Для нахождения отклика спектральным методом определяются частотные характеристики цепи и спектральные характеристики входного сигнала. По этим характеристикам определяются спектральные характеристики отклика, по ним восстанавливается временная функция отклика. Для расчета оклика временным методом определяется отклик цепи на периодическую последовательность прямоугольных импульсов временным методом.
Избирательная цепь, воздействие, отклик, эквивалентное сопротивление, постоянная времени цепи, переходная характеристика, импульсная характеристика, АЧХ, ФЧХ, спектр, принужденная составляющая, ряд Фурье, комплексный коэффициент передачи.СОДЕРЖАНИЕ Задание к курсовому проекту
Введение
1. Расчет входного сигнала
2. Определение дифференциального уравнения относительно отклика цепи по методу уравнений Кирхгофа
3. Расчет временных характеристик цепи
4. Расчет отклика цепи временным методом
5. Расчет частотных характеристик цепи
6. Установление связи между временными и частотными характеристиками цепи
7. Расчет отклика цепи временным методом
Выводы
Перечень ссылок
ЗАДАНИЕ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
Схема, исследуемой линейной пассивной цепи, приведена на рис.1 и задание на курсовое проектирование приведено в табл. 1
Рисунок 1 – Исследуемая схема
Таблица 1 – Исходный данные
![]() ![]() |
![]() ![]() |
![]() ![]() |
![]() ![]() |
Воздействие | Отклик | Параметры воздействия | |||
|
![]() ![]() |
![]() |
![]() |
||||||
30 | 25 | 10 | 50 | ![]() |
![]() |
9 | 8 | ![]() |
3 |
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 между предельными значениями этих характеристик, а также закрепить знания по спектральному и временному методам расчета отклика цепи.
1. Расчет входного сигнала
Постоянная времени RL цепи имеет вид (1.1):
,(1.1)
где – эквивалентное сопротивление цепи, измеренное на индуктивности при условии, что источник напряжения замыкается. Тогда эквивалентное сопротивление имеет вид (1.2):
;(1.2)
.
Тогда:
;
;
;
;(1.3)
.
Временная диаграмма входного сигнала изображена на рис. 1.1.
Рисунок 1.1 – Временная диаграмма входного сигнала
2. Определение дифференциального уравнения относительно отклика цепи по методу уравнений Кирхгофа
Составим систему уравнений согласно первым и вторым законами Кирхгофа для мгновенных значений токов и напряжений (2.1):
.(2.1)
Из первого уравнения (2.2):
.(2.2)
Из второго уравнения (2.3):
.(2.3)
Из третьего уравнения (2.4):
.(2.4)
Подстановка (2.4) в уравнение (2.3) дает (2.5):
.(2.5)
Подстановка (2.5) в уравнение (2.2) дает (2.6):
(2.6)
3. Расчет временных характеристик цепи
Переходная характеристика цепи имеет вид (3.1):
,(3.1)
гдеA – постоянная интегрирования;
– принужденная составляющая (3.2). Находится в установившемся режиме (при
) при условии воздействия на входе постоянного напряжения 1 вольт:
;(3.2)
.
Чтобы определить постоянную интегрирования А, найдем начальное значение (3.3). Индуктивности в момент времени
эквивалентна разрыву.
;(3.3)
.
Тогда (3.4):
;(3.4)
.
После подстановки числовых значений переходная характеристика имеет вид:
.
Импульсную характеристику найдем, используя связь между переходной и импульсной характеристиками (3.5):
.(3.5)
По полученным выражениям рассчитаем временные характеристики (табл. 3.1) и построим графики (рис. 3.1 и рис.3.2).
Таблица 3.1 – Расчет временных характеристик
![]() ![]() |
0 | 1.2 | 2.4 | 3.6 | 4.8 | 6 | 7.2 | 8.4 | 9.6 | 10.8 |
![]() ![]() |
0.029 | 0.037 | 0.04 | 0.041 | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 | 0.042 |
![]() ![]() ![]() |
10.204 | 4.184 | 1.716 | 0.704 | 0.289 | 0.118 | 0.049 | 0.02 | 0.008 | 0.003 |
Рисунок 3.1 – График переходной характеристики
Рисунок 3.2 – График импульсной характеристики
4. Расчет отклика цепи временным методом
Расчет отклика произведем при помощи переходной характеристики.
Отклик определяется на входной сигнал. Поскольку за время, которое равно времени периоду Т входного сигнала, временные характеристики практически примут значения принужденной составляющей, отклик на периодический входной сигнал можно найти как повторный отклик на входной сигнал в виде отдельного прямоугольного импульса:
.(4.1)
Таблица 4.1 – Расчет отклика цепи временным методом
![]() ![]() |
0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
![]() |
0 | 0 | 0 | 351.98 | 374.25 | 379.29 | 380.44 | 380.69 | 50.97 | 11.54 | 2.61 |
Рисунок 4.1 – Временная диаграмма отклика
5. Расчет частотных характеристик цепи
Комплексный коэффициент передачи:
;
.
Тогда:
.(5.1)
После подстановки числовых значений имеем (5.2):
, См.(5.2)
АЧХ – модуль ; ФЧХ – аргумент
, т.е.:
, См;(5.3)
, рад. (5.4)
Результаты расчета частотных характеристик приведены в табл. 5.1.
Таблица 5.1 – Результаты расчета частотных характеристик
n |
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|
42.31 | 41.56 | 39.75 | 37.66 | 35.79 | 34.28 | 33.12 | 32.24 | 31.58 | 31.06 | 30.66 |
0 | -0.081 | -0.142 | -0.178 | -0.193 | -0.195 | -0.189 | -0.18 | -0.17 | -0.16 | -0.15 |
График АЧХ, рассчитанный по формуле (5.3) приведен на рис. 5.1.
Рисунок 5.1 – График АЧХ цепи
График ФЧХ, рассчитанный по формуле (5.4) приведен на рис. 5.2.
Рисунок 5.2 – График ФЧХ цепи
6. Установление связи между временными и частотными характеристиками цепи
Определим связь между и
на основании граничных соотношений (6.1) и (6.2):
,(6.1)
.(6.2)
Откуда имеем (6.3) и (6.4):
,См.(6.3)
,См.(6.4)
7. Расчет отклика цепи временным методом
Определим амплитуды гармоник входного сигнала. Для прямоугольного импульса формула будет иметь вид (7.1):
.(7.1)
Для n
,
при которых ,
; для n, при которых
,
. Если
,
не определяем.
Полученные амплитуды и фазы гармоник заносим в табл. 7.1.
Амплитуды гармонических составляющих отклика определяются как , а начальные фазы
. Результаты расчетов представлены в табл. 7.1.
Таблица 7.1 – Расчет спектра отклика
n |
|
![]() ![]() |
|
|
|
|
|
|
0 | 3 | 42.31 | 126.92 | – | 0 | – | 0 | – |
1 | 4.962 | 41.56 | 206.23 | 0 | 1.833 | -1.833 | -0.081 | -1.914 |
2 | 2.481 | 39.75 | 98.63 | 0 | 3.665 | -3.665 | -0.142 | -3.808 |
3 | 0 | 37.66 | 0 | – | 5.498 | – | -0.178 | – |
4 | 1.24 | 35.79 | 44.39 | -π | 7.33 | -10.472 | -0.193 | -10.665 |
5 | 0.992 | 34.28 | 34.02 | -π | 9.163 | -12.305 | -0.195 | -12.499 |
6 | 0 | 33.12 | 0 | – | 10.996 | – | -0.189 | – |
7 | 0.709 | 32.24 | 22.86 | 0 | 12.828 | -12.828 | -0.18 | -13.008 |
8 | 0.62 | 31.58 | 19.59 | 0 | 14.661 | -14.661 | -0.17 | -14.831 |
9 | 0 | 31.06 | 0 | – | 16.493 | – | -0.16 | – |
10 | 0.496 | 30.66 | 15.22 | -π | 18.326 | -21.468 | -0.15 | -21.617 |
Рисунок 7.1 – Спектральные диаграммы входного сигнала
Рисунок 7.2 – Спектральные диаграммы отклика
Временная функция отклика для 10 гармоник имеет вид (7.2):
;(7.2)
Данные мгновенных значений тока приведены в табл. 7.2.
Таблица 7.2 –Расчет мгновенного значения отклика
![]() ![]() |
0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 |
![]() ![]() |
-6.455 | 8.073 | 362.702 | 380.581 | 394.839 | 23.003 | -8.83 | -9.842 | -8.755 | -7.737 | -6.455 |
По результатам расчетов построили график отклика, найденный спектральным методом для 10 гармоник (рис. 7.3)
Рисунок 7.3 – Временная диаграмма отклика
ВЫВОДЫ
В результате курсовой работы определили и исследовали частотные и временные характеристики выборочных цепей, а также закрепили знания по спектральному и временному методу расчета отклика цепи. Построены графики отклика, рассчитанные разными методами. Наблюдаем сходство в результатах, полученных разными способами, что свидетельствует про правильность расчетов. По виду АЧХ можем сделать выводы, что схема представляет собой фильтр нижних частот. По АЧС определили, что ширина спектра входного сигнала и отклика равна . Установлена связь между временными и частотными характеристиками цепи. При прохождении через цепь входной сигнал меняет свою форму, т.к. цепь характеризует нелинейный комплексный коэффициент передачи. При расчете отклика временным методом входной сигнал на выходе меняет форму, т.к. переходная характеристика – нелинейная функция.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Попов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов. M.: Высш. шк., 1985. –490 с.
2.Методичні вказівки до контрольних завдань та курсової роботи з дисциплін „Основи теорій кіл”, „Основи радіоелектроніки” і „Основи теорій електрорадіокіл” для студентів денної та заочної форм навчання зі спеціальностей 7.090701 – Радіотехніка, 7.090702 – Радіоелектронні пристрої, системи та комплекси, 7.090703 – Апаратура радіозв’язку, радіомовлення і телебачення, 7.091.001 – Виробництво електронних засобів, 7.091.002 – Біотехничні та медичні апарати і системи, 7.091.003 – Побутова електронна апаратура, 7.091.004 – Технологія та засоби телекомунікацій і 6.091101 – Лазерна та оптоелектронна техніка / Упоряд.: Л.В. Грінченко, Д.Ю. Горелов – Харків: ХНУРЕ, 2004. – 36 с.
Похожие работы
-
Исследование электрических цепей
Министерство науки и образования Украины Харьковский национальный университет радиоэлектроники Курсовая работа Пояснительная записка Тема «Исследование электрических цепей»
-
Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях Определение отклика
Министерство образования и науки Украины Харьковский национальный университет радиоэлектроники Кафедра основы радиотехники КУРСОВОЙ ПРОЕКТ на тему:
-
Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ Харьковский национальный университет радиоэлектроники Кафедра основ радиотехники Курсовая работа по дисциплине
-
Анализ периодических и непериодических сигналов
Контрольная работа №1 Спектральный анализ периодического и непериодического управляющих сигналов Дано: Шифр сигнала ─ 4 из табл. 1[1];; Длительность периода ─ Т = 0,001 с = 1000 мкс ;
-
Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях
Определение отклика пассивной линейной электрической цепи на заданное воздействие временным и спектральным методом: разложение входного сигнала на гармоники, построение АЧС и ФЧС, расчет коэффициента передачи, расчет переходной и частотных характеристик.
-
Исследование цепей постоянного тока 2
Лабораторная работа №1 Исследование цепей постоянного тока Цель: Провести анализ цепей постоянного тока. Проанализировать влияние вида резисторов на параметры режима электрической цепи. Проверить выполнение законов Кирхгофа и баланса мощностей.
-
Анализ избирательных цепей в частотной и временной областях Расчет отклика
Министерство образования и науки Украины Харьковский национальный университет радиоэлектроники Радиотехнический факультет Кафедра основы радиотехники
-
Теория электрических цепей
Расчет реакции цепи на воздействие произвольной формы. Импульсная характеристика цепи. Cхема автогенератора и график колебательной характеристики. Крутизна характеристики транзистора, при которой наступит самовозбуждение автогенератора. Частота генерации.
-
Расчет сложных электрических цепей постоянного тока с использованием закона Кирхгофа
Составление баланса мощностей для электрической схемы. Расчет сложных электрических цепей постоянного тока методом наложения токов и методом контурных токов. Особенности второго закона Кирхгофа. Определение реальных токов в ветвях электрической цепи.
-
Расчет характеристик и переходных процессов в электрических цепях
Определение характеристического сопротивления, переходной импульсной характеристики цепи классическим методом, комплексного коэффициента передачи цепи, передаточной функции, проведение расчета отклика цепи на произвольное по заданным параметрам.