Реферат по предмету "Радиоэлектроника"


Исследование искажений сигналов на выходе фильтра нижних частот

Министерство общего и профессионального образования РФ


Государственный Санкт-Петербургский электротехническийуниверситет «ЛЭТИ» имени Ульянова-Ленина
Кафедра ТОЭ
Пояснительнаязаписка к курсовой работе
 по теории электрических цепей
«Исследование искажений сигналов навыходе фильтра нижних частот»
Выполнил: Антонов В.В.
Группа: 3322
Факультет: КТИ
Кафедра: АПУ
Вариант: 01
Руководитель: Соколов В.Н.
Санкт– Петербург
2005

Оглавление
 TOC o «1-5» h z u Цельработы… PAGEREF _Toc103016357 h 3
Техническоезадание. PAGEREF _Toc103016358 h 3
Выполнениекурсового расчета. PAGEREF _Toc103016359 h 4
1. Нормированиепараметров и переменных цепи. PAGEREF _Toc103016360 h 4
2.Определение передаточной функции цепи …  PAGEREF_Toc103016361 h 5
3.Расчет частотных характеристик цепи …  PAGEREF_Toc103016362 h 8
4.Составление уравнений состояния цепи. PAGEREF _Toc103016363 h 10
5.Определение переходной   и импульсной  характеристик. PAGEREF _Toc103016365 h 12
6.Вычисление реакции цепи при воздействии одиночного импульса на входе. PAGEREF _Toc103016366 h 17
7.Определение спектральных характеристик одиночного импульса воздействия. PAGEREF _Toc103016367 h 19
8.Вычисление спектра реакции при одиночном импульсе на входе. PAGEREF _Toc103016368 h 21
10.Определение спектра периодического входного сигнала. PAGEREF _Toc103016369 h 23
11.Приближенный расчет реакции при периодическом воздействии. PAGEREF _Toc103016370 h 25
Заключение. PAGEREF _Toc103016371 h 27
Списокиспользованной литературы… PAGEREF_Toc103016372 h 28
Цель работы
Практическое освоение исравнение различных методов расчета цепей.Техническое задание
Из[3, стр. 60]: на вход электрической цепи, представленной на Рис. T.1,  смомента  t= 0подается импульс напряжения Рис. T.2 .
Параметрыцепи: 114 —
Параметрыимпульса:

Рис. T.1.Схема цепи
u1(t)
R1
U2
3
2
4
1
R2
L1
C1
C2
Uвх
t
T=tи
A
tи/4
(3tи)/4
Рис. T.2.Входной импульс
Вкурсовой работе требуется:
1.    Определить передаточную функцию, частотные и временныехарактеристики цепи.
2.    Исследовать реакцию цепи при воздействии одиночногоимпульса.
3.    Исследовать установившуюся реакцию цепи привоздействии периодической последовательности импульсов.
Примечание:при выполнении данной курсовой работы для разного рода аналитических ичисленных расчетов применялся математический пакет MathCAD12.
Выполнение курсового расчета1. Нормированиепараметров и переменных цепи
Нормированиепараметров и переменных цепи произведем в целях облегчения процессов вычисления,в которых они используются. Суть нормирования заключается в сближении порядковзначений параметров и переменных цепи. Для нормировки будем использоватьследующие формулы [4]:
            
         
где:
§ величины синдексом «звездочка» — есть пронормированные величины;
§ величины синдексом «сигма» — это те величины, по которым производится нормировка(базисные величины). Примем базисные величины следующими:

 (поскольку времяимпульса имеет размерность «мкс»)
 
Произведем нормирование параметров цепи согласноуказанным выше условиям (все полученные величины — безразмерные):





В дальнейшем, в целях упрощения записей, все величиныбудем полагать пронормированными и поэтому символ «звездочка» в индексе величинуказывать не будем.
2. Определение передаточной функции цепи

C
А
ZL1
2
Zc1
Рис. 2.1.Операторная схема цепи
Zc2
B
u1(t)
R1
U2
3
4
1
R2
Согласно[1, стр. 156] передаточной функцией цепи называют отношение изображенияреакции к изображению единственного в цепи воздействия при нулевых независимыхначальных условиях. В нашем случае передаточная функция цепи имеет вид:

Для определения передаточной функции построимоператорную схему замещения цепи (Рис. 2.1).Проведем машинный расчет передаточной функции цепи:

Проконтролируемполученные результаты способом, описанным в [2, стр. 191]:
1.   Исходя из физикипроцесса (экспоненты в реакции должны быть затухающими), корнихарактеристического полинома цепи должны лежать в левой полуплоскости.Необходимое для этого условие: все коэффициенты полинома имеют один и тот жезнак – выполнено. Проверим достаточное условие согласно теореме Гурвица:

Действительно, все представленные выше определителиположительны. Следовательно, согласно теореме Гурвица, корнихарактеристического полинома цепи лежат в левой полуплоскости, асоответствующая им система дифференциальных уравнений — устойчива.
2.   Рассмотрим эквивалентныесхемы замещения исходной цепи на характерных частотах  и  [2] (Рис. 2.2). При  получаем:  (сопротивления нет,поэтому можно заменить данный элемент на короткозамкнутый участок),  (заменяем на КЗ),

R1
U1
C
L≡КЗ
R1
U2
3
2
4
R2
U1
С1≡ХХ
Рис. 2.2.Схемы замещения
С2≡ХХ
а
C
L≡ХХ
U2
3
2
4
R2
С1≡КЗ
С2≡КЗ
б
Случайа (     
Случайб (   
Проведеннаяпроверка позволяет говорить о правильности полученного выше результата.

Нулипередаточной функции определяются как корни полинома ее числителя. В нашемслучае в числителе находится числовая константа, которая никогда не обратится вноль. Поэтому можно сказать, что нули нашей передаточной функции находятся вбесконечности.
Вычислим теперь полюсы полученной передаточной функции(собственные частоты цепи). Согласно [1, стр. 157] они являются корнямихарактеристического полинома ее знаменателя. Произведем машинный расчет корнейи изобразим их на комплексной плоскости (Рис.2.3):
Оценимпрактическую длительность переходных процессов: 
3. Расчет частотных характеристик цепи
Согласно [3, стр. 31] найдем аналитические выражениядля Амплитудно-Частотной, Фазочастотной и Амплитудно-Фазовой  характеристик цепии постоим их графики (Рис. 3.1, 3.2 и 3.3. соответственно):

Определим полосу пропускания науровне:
Частотасреза: 
Еслипредположить, что спектр входных сигналов попадает в указанную полосу пропускания,ожидаемые изменения амплитуды и времени запаздывания сигналов будут следующими:
§  Время запаздывания сигнала на выходе цепи:
§  Амплитуда выходного сигнала изменится в раз (уменьшится в двараза).
4. Составление уравнений состояния цепи

Ik1
4
uc1
Рис. 4.1. Резистивная цепь
uc2
iL
Ik2
Ik3
2
u1(t)
R1
U2
3
1
R2
Длясоставления уравнений состояния цепи воспользуемся методом вспомогательныхисточников: заменим индуктивные элементы источниками тока, а конденсаторы –источниками напряжения (Рис. 4.1.). Расчетполучившейся резистивной цепи будем осуществлять методом контурных токов (МКТ):





Уравнениясостояния:
Произведеммашинный расчет характеристического полинома цепи:
Проконтролируемполученные результаты способом, описанным в [3, стр. 28]:
1.     Корнихарактеристического полинома цепи совпали с корнями знаменателя передаточнойфункции, который согласно [1, стр. 157]  такжеявляется характеристическим полиномом цепи.
2.     Рассмотримэквивалентные схемы замещения исходной цепи (Рис. 4.2).

R1
U1
C
L≡КЗ
R1
U2
3
2
4
R2
U1
С1≡ХХ
Рис. 4.2. Схемы замещения
С2≡ХХ
а
C
L≡ХХ
U2
3
2
4
R2
С1≡КЗ
С2≡КЗ
б
Случай а  — вынужденный режим (   
Случай б (   
    
Такие же значения производных получаем из уравненийсостояния при
Проведенная проверка позволяет говорить о правильностиполученного выше результата.
5. Определение переходной   и импульсной  характеристик
Согласно[1, стр. 156] передаточная функция цепи
H(s) ¸h(t)
Такжеисходя из [1, стр. 156], переходная характеристика цепи  определяется извыражения:
h1(t)¸H1(s)=H(s)/s
Такимобразом, импульсную и переходную характеристики цепи можно найти, взяв оригиналот изображения  и  соответственно (дляэтого следует использовать теорему разложения, описанную в [1, стр. 140]).Произведем машинный расчет для данного случая (при этом необходимо полученныйрезультат домножить на  для на  для ):


Проконтролируемполученные результаты способом, описанным в [3, стр. 33]: контролю подвергнемконечное и начальное значения полученной переходной характеристики, использовавтеоремы о конечном и начальном значении:

Условиесовпадения  и  выполнено, что позволяетговорить о правильности полученного выше результата.
Построимграфики переходной (Рис. 5.2) иимпульсной (Рис. 5.1) характеристикцепи, изобразив на графиках кроме этого еще и составляющие аналитическогорасчета этих характеристик (см. следующий лист).



Согласно Рис. 5.2.длительность переходного процесса составляет примерно 3, что согласуется с нашими предположениями о значении даннойвеличины в п.2 курсового расчета (см. выше).
Найдем теперь переходную и импульсную характеристикицепи по уравнениям состояния, полученным в п. 4 курсового расчета. Входноевоздействие:


Общий вид уравнения:

Таким образом,
Свободная составляющая решения:  собственных колебанийсогласно [1, стр. 157] есть корни характеристического полинома, которые былинайдены в п. 4 курсового расчета. Длительность переходного процесса: 
Начальное значение по закону коммутации
Начальное значение второй производной:
Для определения постоянных интегрирования решимсистему уравнений:



Машинный расчет корней данной системы уравнений:

Таким образом, значение постоянных интегрирования
Получаем реакцию:
 
Таким образом:
Для получения импульсной характеристики цепи  продифференцируемпереходную характеристику:

Данные выражения, что и следовало ожидать, совпадают срезультатами расчета по Лапласу переходной и импульсной характеристики цепи.
6. Вычислениереакции цепи при воздействии одиночного импульса на входе
Дляполучения реакции цепи при в


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.

Сейчас смотрят :

Реферат - акты налоговых органов ненормативного характера
Реферат Seize The Day Essay Research Paper It
Реферат Инновационные проекы
Реферат Философская поэзия АС Пушкина
Реферат Єкологічне виховання студентів вищих технічних навчальних закладів.
Реферат I. Бомбардировка Севастополя Гебеном 29 октября 1914 г
Реферат Химические добавки в резиновую смесь
Реферат Формы предприятия
Реферат Флотация апатит-штафеллитовой руды с использованием селяктивной флокуляции шламов
Реферат Большая ночница
Реферат Система органів управління в сфері забезпечення екологічної безпеки у плануванні та забудові міст України
Реферат Роль упражнений в овладении иностранным языком
Реферат Cell Theroy Essay Research Paper The cell
Реферат Алгебраические уравнения с одной неизвестной и способы их решения в основной школе
Реферат Правила поведения при эвакуации