Файл: Лабораторная работа 1 анализ частотных и временных характеристик пассивного и активного четырехполюсников.docx

Скачать файл (0,24Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.10.2023

Просмотров: 109

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)

ИНСТИТУТ НЕПРЕРЫВНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Дисциплина: Теория электрических цепей

Лабораторная работа 1

АНАЛИЗ ЧАСТОТНЫХ И ВРЕМЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ПАССИВНОГО И АКТИВНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

с использованием программы FASTMEAN

Вариант 3

Фамилия:___Чудинов____

Имя:___Кирилл____

Отчество:_Витальевич__

Группа №:____РБ-11з______

Проверил:______________

Санкт-Петербург

2023

1.Цель работы

1.1. Исследовать частотные характеристики пассивного четырехполюсника: амплитудно-частотную│H(jω)│ и фазо-частотную θ(ω).

1.2. Исследовать временные характеристики пассивного четырехполюсника: переходную характеристику h(t) и импульсную g(t).

1.3. Оценить связь между временными и частотными характеристиками исследуемого четырехполюсника.
2.Задание на самостоятельную подготовку к работе

2.1. Изучите теоретические вопросы, связанные с нахождением операторных передаточных функций и частотных характеристик пассивных и активных четырехполюсников.

2.2. Изучите теоретические вопросы, связанные с нахождением временных характеристик по известной операторной передаточной функции.

2.3. Найдите операторную передаточную функцию H(p)=U2(p)/U1(p) пассивного четырехполюсника 3-го порядка, соответствующего вашему номеру варианта, схема и параметры которого даны в табл. 5.1.

Таблица 5.1 - Схемы пассивных четырехполюсников

Вариант	Схема пассивной цепи	Параметры
3		L1=5 мкГн C1= С2=10 нФ R1=20 Ом

3. Задание для работы в компьютерном классе

3.1. Загрузите программу FASTMEAN. Описание работы с программой приведено в приложении методических указаний.

3.2. Постройте на экране дисплея схему пассивной цепи, выбрав ее из табл. 5.1 в соответствии со своим номером варианта.

3.3. Подключите к входным зажимам цепи источник напряжения. На вкладке «Параметры» задайте «Тип источника» - «Гармонический», сделав выбор в раскрывающемся списке.

3.4. Заземлите базисный узел. Пронумеруйте узлы, нажав кнопку «Показать номера узлов» на панели инструментов.

3.5. Постройте и зарисуйте частотные характеристики цепи АЧХ и ФЧХ в линейном масштабе. Для этого на панели инструментов выберите кнопку «Анализ» → «АЧХ/ФЧХ». Начальную частоту выберите равной 1 Гц, конечную частоту - 10 МГц. Указанные значения в дальнейшем следует откорректировать так, чтобы на экране дисплея достаточно хорошо отображались основные особенности АЧХ и ФЧХ исследуемой цепи. Выберите число точек для расчета, равное 1000.

3.6. Определите по графику АЧХ с помощью линейки полосу пропускания цепи на уровне H_max/√2 , где H_max =max │Н (jω)│.

3.7. Определите по графику АЧХ граничные значения амплитудно-частотной характеристики:

lim│Н (jω)│= │Н (0)│; lim│Н (jω)│= │Н (∞)│.

^{ω→0 ω→∞}

3.8. Смоделируйте на входе цепи единичное ступенчатое воздействие 1(t). Задайте параметры источника:

«Тип источника» – меандр

«Частота (f)» – 1 Гц

«Коэффициент заполнения (К)» – 50%

«Макс.напряжение (Umax)» – 1 В

«Мин.напряжение (Umin)» – 0 В

«Длительность фронта (tfr)» – 1 нс

«Задержка включение (delay)» – 0 пер

3.9. Постройте и зарисуйте переходную характеристику цепи h(t). Рекомендуемые параметры в таблице анализа:

«Начальное время» - 0

«Конечное время» - 5 мкс

«Число точек» – 10000

Определите по графику с помощью линейки предельные значения h(t):

lim h(t)= h(0); lim h(t)= h(∞).

^t^→0^t^→∞

3.10. Смоделируйте на входе единичное импульсное воздействие δ(t). Задайте параметры источника:

«Тип источника» – меандр

«Частота (f)» – 1 Гц

«Коэффициент заполнения (К)» – 0,1мк %

«Макс.напряжение (Umax)» – 10Г В

«Мин.напряжение (Umin)» – 0 В

«Длительность фронта (tfr)» – 1 нс

«Задержка включение (delay)» – 0 пер

3.11. Постройте и зарисуйте импульсную характеристику цепи g(t). Рекомендуемые параметры в таблице анализа:

«Начальное время» - 0

«Конечное время» - 5 мкс

«Число точек» – 10000

3.12. Получите выражение изображения для операторной передаточной функции четырехполюсника. Для этого на панели инструментов выберите кнопку «Анализ» → «Символьный». В появившемся диалоговом окне выберите величину, соответствующую выходному напряжению четырехполюсника. Включите опцию «Показать все формулы» и нажмите кнопку «Получить». Скопируйте получившееся выражение операторной передаточной функции. Сравните полученное выражение с предварительно рассчитанным H(p)=U2(p)/U1(p) .

4. Указания защите

4.1. Отчет должен содержать:

- схемы исследуемых цепей;

- вывод аналитических выражений для операторных передаточных функций пассивного четырехполюсника 3-го порядка и ARC-фильтра 2-го порядка;

- графики частотных характеристик АЧХ и ФЧХ, рассчитанных на ПК для каждой цепи, с указанием на графиках АЧХ полосы пропускания;

- графики переходных h(t) и импульсных g(t) характеристик, рассчитанных на ПК для каждой цепи;

- проверьте выполнение соотношений между предельными значениями переходных характеристик цепей (при t=0 и t→∞) и их АЧХ (при ω=0 и ω→∞):

lim h(t)= h(0)=H(∞); lim h(t)= h(∞)=H(0).

^t^→0^t^→∞

- определите количество и характер полюсов H(p) по виду H(p) и графикам переходных характеристик пассивной и активной цепей и качественно покажите их на комплексной плоскости.

4.2. Подготовьтесь к ответу на контрольные вопросы.
Отчет:

1)

Полоса пропускания получилась от 426 кГц до 591 кГц и составляет 165кГц.

Граничные значения равны:
lim│Н (jω)│= │Н (0)│=1;

^ω→0

lim│Н (jω)│= │Н (∞)│=0.

^ω→∞

Запишем узловые уравнения для узлов 2 и 3: