
- •Е.И. Ковалев практикум по основам теории цепей Задания рейтинговой оценки знаний по курсу
- •210312.65 "Аудиовизуальная техника", «Телекоммуникации», 210300.62
- •210312.65 "Аудиовизуальная техника", «Телекоммуникации», 210300.62
- •210312.65 "Аудиовизуальная техника", «Телекоммуникации», 210300.62
- •1. Анализ линейных электрических цепей при гармоническом воздействии
- •Основные расчетные соотношения
- •1.2. Варианты заданий
- •2. Расчет линейных цепей с сосредоточенными параметрами при произвольном воздействии. Переходные процессы
- •2.1. Методы анализа неустановившихся и переходных процессов в линейных цепях
- •2.2 Применение классического метода
- •Самостоятельная работа №3
- •3. Анализ нелинейных цепей
- •3.1 Основные расчетные соотношения
- •Самостоятельная работа №4
- •1. Резонансные цепи
- •П ример 2 (для вариантов 15-30)
- •Расчетное задание 1.3 Задание по вариантам 1-14
- •Вариант 15-30
- •Самостоятельная работа №5
- •1. Ханзел г. Справочник по расчету Фильтров. / Пер. С англ. В.А.Старостина под ред.А.Е. Знаменского . М.: Сов. Радио. 1974
- •Самостоятельная работа №6
- •3. Дискретные цепи
- •3.1. Основные расчетные соотношения
- •Устойчивость дискретных цепей
- •Билинейное z-преобразование
- •Свойства z-преобразования
- •Структурная схема лдс
- •Амплитудно-частотная характеристика линейной дискретной системы
- •Примеры расчета характеристик дискретных цепей (тестовых заданий)
- •Пример реализации фильтра Баттерворта 3го порядка
- •3.2. Варианты заданий Вариант 1 Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Устойчива ли цепь?
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
- •Дискретная цепь описывается разностным уравнением
Пример реализации фильтра Баттерворта 3го порядка
Аналоговый прототип Фильтра Баттерворта 3го порядка имеет квадрат модуля комплексного коэффициента передачи:
|H(jΩ)|2
=
= H(jΩ)·H(-jΩ) (1)
Произведение операторного коэффициента передачи H(S) на зеркальную функцию H(-S) будет иметь вид:
H(S)
H(-S) =
(2)
Pk=jΩk=jej
,
k= 1,2,3,4,5,6
К
+jω
Рисунок 1 – Расположение полюсов аналогового фильтра
на комплексной плоскости
Первые три полюса P1, P2, P3 расположены в левой полуплоскости. В соответствии с условиями физической реализуемости, они принадлежат передаточной функции H(p).
Полюса P4, P5, P6 расположены в правой полуплоскости и принадлежат зеркальной функции H(-P).
Следовательно:
H(S)=
,
(3)
где
P1=-
;
P2=-1;
P3=-
Подставим значения, получим формулу для операторного коэффициента передачи в следующем виде:
H(S)=
(4)
Используем билинейное преобразование для перехода от операторного коэффициента передачи к Z-преобразованию функции передачи фильтра:
P=2fg
(5)
где fg – частота дискретизации.
Пусть частота среза фильтра определяется равенством:
fc=0,2 fg (6)
S=jΩ=j
=j
=j
(7)
S=
(8)
на частоте функция передачи будет иметь вид:
H(P)=
=
(9)
Подставив в (9) (5) и (6) получим:
H(Z)=
(10)
X=
После упрощения (10) будет иметь вид:
H(Z)=
Этой функции соответствует структурная схема рисунок 2.
X
(k) Y(k)
Рисунок 2 – Структурная схема цифрового фильтра
Баттерворта 3го порядка с fc=02fg
Проверим с помощью пакета MATLAB 6.5, что эта структурная схема действительно соответствует фильтру Баттерворта.
>> в = [ ] % вектор коэффициентов числителя Z - преобразования функции передачи;
>> а = [ ] % вектор коэффициента знаменателя той же функции;
>> f gz(в,а).
Пример:
Фильтр
Баттерворта 3го
порядка с частотой среза fc=0,2fg
или fN=
,
fc=0,4fN,
где fc – частота среза ФНЧ (граница ПП);
fg
=
- частота дискретизации;
fN – частота Нейквиста
имеет Z-преобразование передаточной функции, полученное с помощью билинейного преобразования:
H(Z)=
=
При расчете по этому оператору по умолчанию используются нормированные значения частот, измеряемые в радианах на отсчет. При такой нормировке частота дискретизации равна 2π, а частота Найквиста (максимальная частота спектра сообщения) равна π. При этом число частотных точек равно 512 на интервале 0/π с постоянным частотным шагом. [с. 218, 1]
3.2. Варианты заданий Вариант 1 Дискретная цепь описывается разностным уравнением
y[n]=x[n]-0,5x[n-1]+1,0x[n-2]-1,5x[n-3].
Записать передаточную функцию H(Z) цепи.
Записать АЧХ |H(j)| цепи.
Привести схему дискретной цепи.
Определить отсчеты дискретной импульсной характеристики h[n] цепи.
Используя уравнение дискретной свертки, рассчитать отсчеты реакции y[n] цепи на воздействие x[n]=[1; 2; 0; -1].
Вариант
2
Записать передаточную функцию H(Z) цепи.
Записать АЧХ |H(j)| цепи.
Записать разностное уравнение дискретной цепи.
Получить формулу и рассчитать отсчеты дискретной импульсной характеристики h[n] цепи.
Рассчитать отсчеты реакции y[n] цепи на воздействие x[n].
Вариант 3