ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.04.2025
Просмотров: 517
Скачиваний: 1
1.2.Определить постоянные времени цепей рис. 6.1 и рассчитать их
значения. Получить формулу для расчета постоянной времени τ по двум произвольным значениям напряжения u2 t в интервале паузы.
1.3.Для схемы рис. 6.1б в соответствии с вариантом получить переходную функцию. С помощью интеграла Дюамеля определить и построить выходное напряжение в интервале времени 0≤t≤T, если ко входу цепи подключен генератор напряжения треугольной формы – рис. 6.2
(U1m=2 В, T=0.1 мс).
1.4.Ознакомиться с методическими указаниями по применению среды DLab 8.0 (ORCAD) к расчету переходных процессов.
u1(t) |
tи |
tп |
u1(t) |
|||||||||||||
U1m |
U1m |
t |
||||||||||||||
t |
||||||||||||||||
0 |
0.5T |
T |
0 |
0.5T |
T |
|||||||||||
Рис. 6.2 – Формы входного напряжения
Выполнение работы
2. Экспериментальное определение переходной функции цепи
2.1.Нарисовать и собрать электрическую цепь рис. 6.1а (в соответствии с вариантом), подключив к входу цепи генератор напряжения прямоугольной формы рис. 6.2 (tи=tп=0.5T) с амплитудой U1m=1 В и периодом T=0.1 мс.
2.2.Подключить к цепи осциллограф для измерения входного
напряжения (первый канал) и выходного напряжения (второй канал). Получить экспериментальные кривые напряжения u2 t и напряжения u1 t u2 t . Совместить на экране осциллографа кривые этих напряжений с кривой входного напряжения и сохранить результат в электронном виде.
2.3.По полученным данным определить установившееся значение выходного напряжения u2уст и постоянную времени τ в интервалах импульса и паузы. Результаты свести в таблицу 6.1.
23
Таблица 6.1 |
||
Параметр |
u2уст, В |
τ, мкс |
Расчет |
||
в интервале |
||
tи |
||
в интервале |
||
tп |
||
2.4.В цепи рис. 6.1а заменить конденсатор индуктивностью L=31 мГн,
нарисовать соответствующую схему. Произвести измерения установившегося значения напряжения u2 t и постоянной времени при периоде входного напряжения прямоугольной формы T=500 мкс. Сохранить в электронном виде переходную функцию цепи.
3.Переходные процессы в разветвленной RC цепи при действии источника напряжения произвольной формы
3.1.Нарисовать и собрать электрическую цепь рис. 6.1б (в соответствии с вариантом). Подключить к цепи осциллограф для измерения входного напряжения (первый канал) и выходного напряжения (второй канал). Установить параметры генератора как в п. 2.1, получить и записать в электронном виде кривую переходной функции.
3.2.По полученной кривой переходной функции определить постоянную времени. Сопоставить результат с расчетной величиной.
3.3.Установить параметры генератора так, чтобы получить одиночный треугольный импульс напряжения – рис. 6.2 (U1m=2 В, T=0.1 мс). Получить кривую выходного напряжения, записать результат в электронном виде и сопоставить его с данными теоретического расчета (п. 1.3).
4.Определение временных характеристик с помощью численного моделирования
4.1.Нарисовать и собрать виртуальную электрическую схему рис. 6.1а в соответствии с вариантом. Провести расчет переходной функции. Сохранить результаты в электронном виде. По полученной кривой определить постоянную времени.
4.2.Рассчитать переходной процесс в цепи при изменении сопротивления от 1 кОм до 5 кОм с шагом 2 кОм.
24
4.3.Нарисовать и собрать виртуальную цепь рис. 6.1а, заменив конденсатор индуктивностью L=31 мГн. Получить переходную функцию и сопоставить с данными п. 2.4.
Методические указания:
1)для получения на выходе генератора однополярного сигнала из двуполярного необходимо установить величину смещения равную половине амплитуды (например, требуется сигнал с амплитудой U1m=1 В, тогда на генераторе необходимо установить значения амплитуды 0.5 В, а смещения 0.25 В);
2)при измерении осциллографом однополярных сигналов необходимо сместить уровень запуска осциллографа на половину величины амплитуды сигнала (например, если амплитуда сигнала U1m=1 В, то уровень запуска осциллографа должен быть 0.5 В) или в настройках осциллографа выбрать закрытый вход синхронизации;
3)формирование одиночного импульса осуществляется с помощью функции генератора «пакет» (режим одиночный с фазой -90º, параметр «МодГен» 100 Гц);
4)рекомендуемый масштаб развертки осциллографа по оси абсцисс при измерении постоянной времени не менее 1 мкс/дел.
Контрольные вопросы
1.Что такое переходная функция?
2.Что такое постоянная времени цепи, каков физический смысл?
3.Как экспериментально получить переходную функцию заданной цепи?
4.Запишите вид решения дифференциального уравнения фильтра первого порядка.
5.Объясните, как по переходной функции цепи первого порядка определить постоянную времени.
6.Как получить корни характеристического уравнения цепи?
7.Какие начальные условия Вам известны?
25
Лабораторная работа №7
Переходные процессы в RLC цепях
Цель работы: Исследование переходных процессов в последовательной RLC цепи, нахождение переходной функции, анализ влияния параметров цепи на характер переходных процессов.
Подготовка к работе
1. Временные характеристики RLC цепей
1.1.Для последовательной RLC цепи (рис. 7.1) получить корни характеристического уравнения. Показать, при каком соотношении параметров цепи переходной процесс имеет апериодический и колебательный характер. Вывести формулы для расчета коэффициента затухания и частоты свободных колебаний через параметры элементов цепи.
1.2.Рассчитать корни характеристического уравнения цепи рис. 7.1 при двух значениях сопротивления R: 1 кОм и 10 кОм, записать соответствующие виды решений дифференциального уравнения.
1.3.Для схемы рис. 7.1 записать в общем виде выражение для u2 t при
R=1 кОм на интервалах импульса и паузы (tи=tп), считая, что переходной процесс за время 0.5T успевает завершиться. Построить график переходного процесса при 0≤t<T (T=0.5 мс).
C |
L |
u1(t) |
||||||||||||||||||
tи |
tп |
|||||||||||||||||||
u1 t |
u2 t |
U1m |
||||||||||||||||||
R |
||||||||||||||||||||
i t |
t |
|||||||||||||||||||
0 |
0.5T |
T |
||||||||||||||||||
Рис. 7.1 – Схема последовательного RLC контура (L=31 мГн, С=5.6 нФ)
1.4.Рассчитать и построить, согласно варианту, переходную функцию в цепи рис. 7.2 при двух значениях сопротивления R: 1 кОм и 10 кОм.
26
1.5.Рассчитать и построить переходной процесс цепи рис. 7.2 (R=1 кОм), если длительности импульса и паузы прямоугольного сигнала на входе равны tи=tп=110 мкс.
1.6.Повторить материал по применению среды DLab 8.0 (ORCAD) к расчету переходных процессов.
L |
R |
C |
R |
|||
u1 t |
C |
u2 t |
u1 t |
L |
u2 t |
|
i t |
i t |
Рис. 7.2 – RLC цепи (слева – для четного варианта, справа – для нечетного). L=31 мГн, C=5.6 нФ
Выполнение работы
2. Экспериментальное исследование переходных процессов в RLC цепи
2.1.Нарисовать и собрать электрическую цепь рис. 7.1, предусмотрев в качестве источника генератор напряжения прямоугольной формы (рис. 7.1) с амплитудой U1m=2 В. Установить частоту генератора как в п. 1.3, чтобы переходной процесс за время tи и tп успевал завершиться.
2.2.Подключить к цепи осциллограф для измерения входного напряжения (первый канал) и выходного напряжения (второй канал). Установить величину сопротивления R=1 кОм. Получить экспериментальные кривые напряжений (сохранить в электронном виде) и сопоставить их с данными п. 1.3.
2.3.По полученному графику выходного напряжения определить коэффициент затухания α и период свободных колебаний Tсв. Результаты представить в виде таблицы 7.1.
Таблица 7.1 |
||
Параметр |
α |
Tсв |
Расчет |
||
Эксперимент |
||
2.4.Изменить величину сопротивления R на 10 кОм. Получить экспериментальные кривые напряжений (сохранить в электронном виде). Объяснить результат.
27