ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ. КР. Исследование частотных и переходных характеристик

Название	Исследование частотных и переходных характеристик
Анкор	ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ
Дата	18.01.2022
Размер	426.42 Kb.
Формат файла
Имя файла	КР.docx
Тип	Исследование #334276

_{Министерство} образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Казанский национальный исследовательский технический

университет им. А.Н. Туполева-КАИ»

(КНИТУ-КАИ)

Институт радиоэлектроники, фотоники и цифровых технологий

^{(наименование института (факультета), филиала)}

Кафедра радиоэлектроники и информационно-измерительной техники

^{(наименование кафедры)}

11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи

^{(шифр и наименование направления подготовки (специальности))}

Курсовая РАБОТА

по дисциплине:

Основы теории цепей

на тему:	Исследование частотных и переходных характеристик
	линейных электрических цепей

Обучающийся
		^{(номер группы)}		^{(подпись, дата)}		^(Ф.И.О.)

Руководитель
		^{(должность)}		^(Ф.И.О.)

Курсовая работа зачтена с оценкой
		^{(оценка)}		^{(подпись, дата)}

Казань 2021

Аннотация

Задачами курсовой работы является расчет частотных характеристик электрической цепи, расчет линейной цепи при импульсном воздействии.

В первом задании курсовой работы для электрической цепи рассчитаны переходные функции, построены АЧХ и ФЧХ, проведено моделирование исследуемых схем с помощью программы NI Multisim.

Во втором задании проведен линейной цепи при импульсном воздействии, рассчитана переходная характеристика, определены параметры переходной характеристики, а также проведено моделирование исследуемых схем с помощью программы NI Multisim.

Summary

The objectives of the course work is the calculation of the frequency characteristics of an electrical circuit, the calculation of a linear circuit under pulsed action.

In the first task of the course work for an electrical circuit, transient functions are calculated, frequency response and frequency response are constructed, modeling of the studied circuits is carried out using the NI Multisim program.

In the second task, a linear circuit under pulsed action was carried out, the transient response was calculated, the parameters of the transient response were determined, and the simulation of the studied circuits was carried out using the NI Multisim program.

Содержание

введение 4

1 Расчет частотных характеристик электрической цепи 5

1.1 Расчет комплексной функции выходного сопротивления, коэффициента 5

1.2 Построение графиков 6

1.3 Построение годографов 6

1.4 Определение характерных частот 8

1.5 Качественное объяснение хода построенных зависимостей 8

1.6 Моделирование исследуемых схем 8

1.7 Сравнение результатов 9

2 Расчет линейной цепи при импульсном воздействии 10

2.1 Расчет переходной характеристики 10

2.2 Построение графиков 10

2.3 Определение по графикам параметров переходной характеристики 11

2.4 Качественное объяснение характера переходной характеристики 11

2.5 Моделирование исследуемых схем 11

2.6 Сравнение результатов 12

заключение 13

список Использованных источников 14

введение

Кратко описать цель работы, основные задачи им методы их решения.

1 Расчет частотных характеристик электрической цепи

1.1 Расчет комплексной функции выходного сопротивления, коэффициента

Исходную схему можно упростить и привести к виду, представленному на рисунке 1. Для этого заменяем параллельно подключенные конденсатор Z4 и нагрузочное сопротивление Zн одним сопротивлением Z4н.

Рисунок 1 – Эквивалентная схема

По формуле разброса находим значение тока I1:

Таким образом, окончательная формула для передаточной функции принимает вид:

Таким образом можно убедиться, что расчеты произведены верно.

1.2 Построение графиков

Переходная функция схемы:

По передаточной функции строим амплитудно-частотную (рис. 2) и фазо-частотную характеристики (рис. 3) схемы.

Рисунок 2 – АЧХ

Рисунок 3 – ФЧХ

Критерий определения полосы пропускания:

1.3 Построение годографов

Используя MathCAD, построим годографы Zвх(ω), Ku(ω)

Рисунок 4 – Годограф Ku(ω)

Рисунок 5 – Годограф Zвх(ω)

1.4 Определение характерных частот

пределим граничную частоту ωгр для Ku(ω). Граничная частота определяется из выражения:

Ku=

Рассчитаем ее для нашего примера:

Кmax=0.8. Путем подстановки и решения линейного уравнения получим, что Ku= 1000Гц.

1.5 Качественное объяснение хода построенных зависимостей

Данная схема является схемой пассивного четырехполюсника (ПЧ).

График входного сопротивления имеет такой вид, потому что в цепи имеется реактивный элемент, т. е. конденсатор, который является частотно-зависимым.

1.6 Моделирование исследуемых схем

Построим исходную схему в пакете MultiSim

Рисунок 6 – Схема в пакете MultiSim

Результат анализа представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 – Анализ переходного процесса в пакете MultiSim

1.7 Сравнение результатов

При сравнении с теоретически полученными данными наблюдается некоторое расхождение, но при этом присутствует общая тенденция.

2 Расчет линейной цепи при импульсном воздействии

2.1 Расчет переходной характеристики

Рассчитаем ПХ операторным методом.

Определим начальное условие в схеме. Нулевые начальные условия означают, что индуктивность была разряжена до коммутации и не запасали энергию.

UL(0-)=UL(0+)=0

Ч

астотным методом определим комплексное значение коэффициента передаточной цепи K(jω).

K(jω) =
П

роизведем замену p=j*ω и перейдем к изображению передаточной характеристики K(p).

K(p)=
Н

айдем изображение переходной характеристики

H(p)=

= 1208201
P

P2=

2.2 Построение графиков

Построим график переходной характеристики (рис. 8).

Рисунок 8 – Переходная характеристика

2.3 Определение по графикам параметров переходной характеристики

Определим параметры переходной характеристики:

Найдем постоянные времени τ1 и τ2 по формуле τ=-1/р,

τ1=0.011

τ2=9.09

Определим время установления с точностью 5% и 3%.

Видно, что

, определенное графически, практически совпадает с

, определенным расчетами.

2.4 Качественное объяснение характера переходной характеристики

При низких частотах его сопротивление стремится к бесконечности, и ток в цепи течет через резистор R2 и резистор R1. Таким образом, входное сопротивление складывается из сопротивлений 2х резисторов. При высоких же частотах сопротивление конденсатора стремится к 0, тогда ток течет через конденсатор и резистор R2 и R1. Следовательно, входное сопротивление равно сопротивлениям резисторов R2 и R1.

2.5 Моделирование исследуемых схем

После построения исходной схемы в пакете MultiSim и запуска анализатора получили частотные характеристики, которые представлены на рисунках 9, 10.

Рисунок 9 – АЧХ схемы в MultiSim

Рисунок 10 – ФЧХ схемы в MultiSim

2.6 Сравнение результатов

При сравнении с теоретически полученными данными наблюдается некоторое расхождение, но при этом присутствует общая тенденция.

заключение

Кратко подвести итоги, проанализировать соответствие поставленной цели и полученного результата.

список Использованных источников

1. Назаров В.Н. Основы метрологии и технического регулирования. [Электронный ресурс] / В.Н. Назаров, М.А. Карабегов, Р.К. Мамедов. – Электрон. дан. – СПб.: НИУ ИТМО, 2008. – 110 с. – Режим доспупа: http://e.lanbook.com/book/40857.

2. Хамадулин Э.Ф. Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах: учеб. пособие для студ. вузов / Э.Ф. Хамадулин. – М.: Высшее образование. – М.: Юрайт-Издат, 2009. – 365 с.

3. Попов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов/ В.П. Попов. – 5-е изд., стереотип. – М.: Высшая школа, 2005. – 575 с.

4. Бакалов В.П. Основы анализа цепей: учеб. пособие для студ. вузов / В.П. Бакалов, О.Б. Журавлева, Б.И. Крук. – 2-е изд., стер. – М.: Горячая линия – Телеком, 2014. – 592 с.

5. Иванов М.Т. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник для студ. вузов / М.Т. Иванов, А.Б. Сергиенко, В.Н. Ушаков. – СПб.: Питер, 2014. – 336 с.

6. Теоретические основы цифровой обработки и представления сигналов: учеб. пособие для студ. вузов/ С.В. Умняшкин. – 2-е изд., исп. и доп. – М.: Техносфера, 2012. – 368 с.

7. Першин В.Т. Основы современной радиоэлектроники: учеб. пособие для студ. вузов / В.Т. Першин. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. – 541 с.

8. Соколов С.В. Электроника. [Электронный ресурс] / С.В. Соколов, Е.В. Титов. – Электрон. дан. – М.: Горячая линия-Телеком, 2013. – 204 с. – Режим доступа: http://e.lanbook.com/book/63245.

9. Джонс М.Х. Электроника – практический курс / М.Х. Джонс; пер. с англ.: Е.В. Воронова, А.Л. Ларина. – 2-е изд., испр. – М.: Техносфера, 2013. – 512 с.

10. Титце У. Полупроводниковая схемотехника: В 2 т. / У. Титце, К. Шенк; пер. с нем. – 12-е изд. – М.: ДМК Пресс, 2008.