3.5 Методика и схема измерения переходных характеристик

Методика измерения следует из определения переходной характеристики (ПХ). По определению ПХ – это отклик цепи Y(t)=Eh(t) на единичное ступенчатое воздействие X(t)=E1(t), при нулевых начальных условиях; т. е. h(t) = Y(t)/E, если X(t)=E1(t). Схема измерения ПХ приведена на рис.3.7.

Г енератор поставить в режим формирования однополярных прямоугольных импульсов положительной полярности с амплитудой 1В (амплитуда –500мВ, смещение-500мВ). Осциллограф поставить в режим синхронизации по каналу А. Получить на экране осциллографа устойчивое изображение выходного сигнала исследуемой цепи. Сигнал по каналу В, есть переходная характеристика цепи. Частоту генератора подобрать так, чтобы в пределах импульса выходной сигнал практически достигал своего стационарного значения.

Н а рис.3.8 приведен пример измерения переходной характеристики цепи для области больших времен, а на рис. 3.9 – для области малых времен.

Р ис. 3.8.

Рис. 3.9.

На рис. 3.10 приведена схема измерения и общий вид переходной характеристики электрической цепи расчеты которой проводились в примере 2.4.

Р ис.3.10.

Приложение 1

Рекомендации по оформлении курсовой работы

Курсовая работа (расчетно-графическая работа) выполняется на листах формата А4 в соответствии с требованиями к текстовым документам, регламентируемыми ГОСТ 2. 105 -79 ЕСКД. Титульный лист (см. образец, приложение 2) выполняется по ГОСТ 2.105 - 79 ЕСКД.

Пояснительная записка оформляется от руки или набором на компьютере в текстовом редакторе Word (шрифт –Times New Roman, размер шрифта-14). Текст пояснительной записки разделяется на разделы и подразделы, обозначенные цифрой с точкой.

Методические рекомендации по оформлению документов хорошо изложены в книге В. Е. Саппарова, Н. А. Максимова "Системы стандартов в электросвязи и радиоэлектронике". М., Радио и связь, 1985. Условные обозначения элементов схем выполняются в соответствии с ГОСТ 2.728-74. Требования на выполнение диаграмм и характеристик даны в ГОСТ 19-81 и ГОСТ 2.105-79.

Написание чисел тексте выполняют по стандарту СТ СЭВ 543-73 "Числа. Правила записи и округления". Большие и малые числа рекомендуется записывать в экспоненциальной форме или приводить их в соответствующих единицах измерения, например: 5.1 10⁶ или 125 10^-12 Ф =125 рФ.

Формулы нумеруются в пределах раздела или всей записки цифрами; номер раздела и формулы ставят в круглых скобках с правой стороны листа на уровне формулы. Нумеровать следует те формулы, на которые в тексте есть ссылки.

При вычислении по формуле следует записать формулу и подставить в нее числовые значения параметров, а затем записать числовой результат, после которого указывается размерность. Например:

Схемы цепей, графики частотных и переходных характеристик и другие рисунки располагаются по возможности сразу после ссылки на них в тексте. Рисунки нумеруются в пределах каждого раздела (например, рис.1.2) или по всей записки (рис.1, рис.2 и т.п.).

На графиках следует наносить координатную сетку с указанием на осях числовых значений. Обозначение величин и единиц измерения может размещаться у середины шкалы с внешней стороны рисунка или в конце шкалы.

Цифровой материал оформляемся в виде таблиц с указанием величин и их размерностей. Рисунки и таблицы должны иметь наименование, поясняющее их содержание.

В конце пояснительной записки следует привести список использованной литературы (учебники, справочники, методические пособия). Например:

Литература

1. Попов В. П. Основы теории цепей, -М:, Высшая школа. 1985.

Приложение 2

(Образец титульного листа)

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.Н.ТУПОЛЕВА

Кафедра теоретической радиотехники и электроники

РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ

КУРСОВАЯ РАБОТА

(РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА)

по курсу Электротехника и электроника

Руководитель _____________________________

должность, Ф. И. О.

_____________________________

подпись, дата

Студент_______________________________

группа, Ф. И. О.,

_____________________________

подпись, дата

КАЗАНЬ 2003

Приложение 3

ЗАДАНИя

к курсовой работе

и расчетно-графической работе

по курсу Электротехника и электроника, часть 1-Электротехника

ЗАДАНИЕ 1. Расчет частотных характеристик электрической цепи.

1. Для электрической цепи представленной в табл.1, в соответствии с номером своего варианта, рассчитать:

а) комплексную функцию входного сопротивления Z_ВХ(j), его амлитудно - частотную характеристику Z_ВХ() и фазово-частотную характеристику _z.

в) комплексную функцию коэффициента передачи напряжения K_U(j), его АЧХ K_U() и ФЧХ _к ().

2. Построить графики Z_ВХ(), _z, K_U(),_к, при заданных элементах схемы в абсолютном и логарифмическом масштабе по оси частот.

3. Построить годографы Z_ВХ(j), K_U(j).

4. Определить характерные частоты.

5. Качественно объяснить ход построенных зависимостей.

ЗАДАНИЕ 2. Расчет линейной цепи при импульсном воздействии.

1. Для заданной электрической цепи рассчитать классическим и операторным методом переходную характеристику.

2. Построить график переходной характеристики.

3. Определить по графикам параметры переходной характеристики: постоянные времени , время установления t_уст (на уровне 0,9) и сравнить их с расчетными.

4. Качественно объяснить характер переходной характеристики.

5. Считая, что входной сигнал прямоугольный импульс с амплитудой Е и длительностью t={τ}_мах , записать выражение для выходного сигнала и построить его график.

Задание 3. Экспериментально, путем моделирования заданной цепи с помощью программы Electronics Workbench (EWB), определить рассчитанные характеристики.

1. Составить схемы измерений частотных и переходных характеристик: Z_ВХ() и _z; K_U(ω) и φ_k (ω); h(t) с использованием приборов электронной виртуальной лаборатории Electronics Workbench (EWB).

2. Привести графики характеристик полученных в результате измерений.

3. Привести анализ соответствия результатов аналитического расчета и эксперимента.

Приложение 4.

Построение годографа

При графическом представлении комплексных частотных характеристик (КЧХ) Н(jω) цепи обычно отдельно строят графики АЧХ Н(ω) и ФЧХ φ_н(ω). Однако комплексную частотную характеристику можно представить на одном графике. Такой график называется – годограф КЧХ и строится он в комплексной плоскости. Годограф КЧХ представляет собой геометрическое место точек концов вектора комплексной функции Н(jω) на комплексной плоскости при изменении частоты ω от 0 до ∞ (рис.1. ). Годограф иногда называют амплитудно фазовой характеристикой цепи. График годографа позволяет одновременно судить как об АЧХ, а также об ФЧХ комплексной частотной характеристики.

Для построения годографа строится декартовая система координат, при этом, по оси X откладывают реальную составляющую Re[Н(jω)] КЧХ, а по оси Y откладывают мнимую составляющую Jm[Н(jω)] КЧХ. На годографе указывают точки, соответствующие некоторым значениям частоты ω, и стрелкой показывают направление перемещения конца вектора Н(jω) при увеличении частоты. График годографа можно строить двумя способами.

По первому способу, для построения графика, можно использовать результаты расчета АЧХ Н(ω) и ФЧХ φ_н(ω), а точки графика годографа, для заданного значения частоты ω_i, наносить на комплексную плоскость, аналогично тому как это делается при построение графика в полярной системе координат.

П о второму способу, необходимо комплексную частотную характеристику Н(jω) записать в алгебраической форме Н(jω) = Re[Н(jω)] + jJm[Н(jω)], затем для определенных частот ω_i рассчитать значения Re[Н(jω)] = Н₁(ω_i) и Jm[Н(jω)] = Н₂(ω_i), а затем, как обычно, нанести эти точки на плоскость и соединив их получаем график.