Модель источника напряжения произвольной формы

Для ввода источника напряжения произвольной формы необходимо использовать панель реальных компонентов (Components), приведенную на рис.  2.2.

Рис. 2.2. Панель реальных компонентов

Components →   Place Source → → 

Примеры описания ЭДС источника ABM приведены ниже:

1. e₁(t) = 1+cos(3∙10⁴ t) Voltage Value = 1+cos(3*1e4*time);

2. e₂(t) =  Voltage Value = 2*exp(– 4e3*time).

2.2. Домашнее задание

1. Для цепи первого порядка рассчитайте и постройте графики переходной и импульсной характеристик. Воздействием и откликом являются напряжения на входе u₁ и выходе u₂ четырехполюсника соответственно. Схемы цепей первого порядка приведены на рис. 2.1.

2. Для цепи второго порядка рассчитайте начальные (при t = 0₊) и конечные (при ) значения переходной и импульсной характеристик. Схема цепи второго порядка и параметры ее элементов выбираются в соответствии с заданием к курсовой работе.

3. Определите, колебательной или апериодической является цепь второго порядка при заданных значениях ее элементов. Найдите постоянную(ые) времени цепи и время практического затухания переходного процесса и постройте качественно (без указания масштаба) графики переходной и импульсной характеристик.

2.3. Лабораторное задание

1. Определите временные характеристики заданных цепей первого и второго порядка с помощью программы Multisim, используя методику анализа переходных процессов в RLC-цепи при воздействии единичного скачка напряжения (см. подразд. 1.3 – пункт 4), и с учетом следующих особенностей:

– длительность фронта воздействия u₁ (см. рис. 1.3, а) должна быть намного меньше наименьшей постоянной времени анализируемой цепи;

– для определения переходной характеристики в качестве анализируемой переменной (Selected variables for analysis) выбирается выходное напряжение u₂.

– для определения импульсной характеристики в качестве анализируемой переменной выбирается производная отклика du₂ /dt с помощью опции Add Expression → Functions → deriv(?) (в скобках вместо «?» устанавливают выходное напряжение цепи, например, V(2) или V(3)).

2. Определите отклик цепи второго порядка на воздействие, заданное в курсовой работе, с учетом следующих особенностей:

– для описания заданного воздействия используется либо источник кусочно-линейного напряжения (PWL) (см. подразд. 1.1), либо источник напряжения произвольной формы (ABM) (см. подразд. 2.1);

– в диалоговом окне временного анализа должны быть установлены нулевые начальные условия: Analysis Parameters → Initial Conditions → Set to zero.

Контрольные вопросы

1. Какие процессы в цепях называют стационарными (установившимися)?

2. Какие процессы в цепях называют перехóдными?

3. Какие процессы в цепях называют периодическими?

4. Дайте определение переходной характеристики цепи.

5. Дайте определение импульсной характеристики цепи.

6. Дайте определения независимым и зависимым начальным условиям. Покажите эти условия на графиках временных характеристик исследуемых цепей.

7. Как связаны между собой перехóдная и импульсная характеристики?

8. Как связаны между собой перехóдная и амлитудно-частотная характеристики?

9. Как по переходной характеристике цепи определить диапазон частот, в котором следует строить амплитудно-частотную характеристику?

10. Во сколько раз длительность фронта скачка напряжения u₁ должна быть меньше постоянной времени анализируемой цепи, чтобы график отклика на дисплее соответствовал точному решению?

11. Как выбирается длительность фронта скачка напряжения u₁ при определении в программе Multisim характеристик цепей второго порядка?

12. В чем состоит основное качественное отличие импульсных характеристик апериодических цепей от таких же характеристик колебательных цепей второго порядка?

13. Изобразите качественно (без соблюдения масштаба) вынужденную и свободную составляющие отклика при воздействии скачка напряжения на рассмотренные в работе цепи.

14. Изобразите качественно полюсно-нулевые диаграммы коэффициента передачи по напряжению рассмотренных цепей.

15. Как с помощью полюсно-нулевой диаграммы определить время практического затухания переходного процесса?

16. Постройте качественно амплитудно-частотную и переходную характеристики цепи (u₁ – воздействие, u₂ – отклик), состоящей из двух каскадно-соединенных четырехполюсников, схемы которых приведены на рис. 2.1: 1) б, в; 2) б, г; 3) г, а; 4) г, б.

17. Для заданной преподавателем цепи (рис. 2.3, а, б) найти переходную характеристику и построить качественно ее график, если u₁ – воздействие, u₂ – отклик.

18. Для заданной преподавателем цепи (рис. 2.3, а, б) найти импульсную характеристику и построить качественно ее график, если u₁ – воздействие, u₂ – отклик.

19. Для заданной преподавателем цепи (рис. 2.3, в, г) найти переходную характеристику и построить качественно ее график, если i₁ – воздействие, i₂ – отклик.

20. Для заданной преподавателем цепи (рис. 2.3, в, г) найти импульсную характеристику и построить качественно ее график, если i₁ – воздействие, i₂ – отклик.

а	б
в	г

Рис. 2.3. Схемы замещения цепей первого порядка

Для выполнения домашнего задания и подготовки к защите данной лабораторной работы необходимо повторить материал учебника [1, стр. 342 – 362] и задачника и задачника [2, № 6.90, 6.92].