Методическое пособие 370

20

u8(t) 10

0

t

Рис. 3.10. График колебания (3.1)

График колебания (3.2) выглядит как соединение гармонической и экспоненциальной функций (рис. 3.11).

Рис. 3.11. График колебания (3.2)

Для моделирования колебаний вида (3.1) и (3.2) служит генератор PWL (рис. 3.2). Его можно запрограммировать «вручную» и из файла, подготовленного заранее расчетным путем через Mathcad. Формат представления данных, записываемых в PWL, имеет вид двух колонок. Первая колонка формирует время отсчета, вторая – значение отсчета (рис. 3.12).

80

Рис. 3.12. Формат ввода данных в генератор PWL

Особенностью формирования отсчетов является то, что первая строка должна иметь нулевые значения, а дальнейшее формирование столбцов зависит от формы вводимого колебания.

Например, требуется записать в файл электрический сигнал сложной формы (рис.3.13).

Рис. 3.13. Электрический сигнал сложной формы

Для формирования электрического колебания (рис. 3.13) в файл, например Data 5.txt, следует записать следующие колонки цифр:

81

0 0

01

11

10

20

21

31

30

40

Результат вывода электрического сигнала (рис. 3.13) на осциллограф, по данным записанным в файл Data 5.txt c применением схемы (рис. 3.14), показан на рис. 3.15.

Рис. 3.14. Схема для считывания данных на осциллограф

82

Рис. 3.15. Осциллограмма напряжения с выхода генератора PWL

Ввод данных в файл «вручную», как это имело место в случае напряжения на рис. 3.13, не возможен для других видов сигналов, например, (3.1) и (3.2). Здесь требуется значительное количество отсчетов, отображающих изменение формы колебания. Такая процедура осуществляется с помощью программы Mathcad, где колебание сложной формы представляется в виде множества отсчетов и они записываются в соответствующем формате в файл типа txt, который далее переносится в источник PWL для осуществления моделирования переходного процесса.

Приведем пример осуществления записи отсчетов в файл txt для напряжения вида (3.1), с помощью программы Mathcad. Соответствующая процедура осуществляется в определенной последовательности (рис. 3.16) листинга 3.1, Mathcad.

В соответствии с рис. 3.16 (листинг 3.1) сперва формируется расчетная формула напряжения u8(t) при конкретных значениях a, U и t1 c построением графика для времени t : 0,0.0001..0.01. Далее осуществляется построение матрицы отсчетов V c количеством N и шагом h. Значение каждого отсчета определяется величиной ki , а формирование первой

строки матрицы определяется значениями V0,0 и V0,1. Левый

83

Листинг 3.1, Mathcad

u8(t) 10

WRITEPRN(«D:\DATA4.txt»):= V

Рис. 3.16. Листинг ввода отсчетов напряжения (3.1) в файл для источника PWL

84

Полученные значения матрицы V затем с помощью процедуры

WRITEPRN(«D:\DATA4.txt»):= V

заносятся в файл диска D и могут быть переписаны, при необходимости, в память источника PWL для формирования соответствующего напряжения, использующего метод интерполяции.

Ввод данных в источник PWL осуществляется через процедуру “Browse», вызываемую двойным щелчком левой кнопки мышки (рис.3.17), по изображению источника PWL в исследуемой схеме (3.18).

Рис. 3.17. Панель записи отсчетов напряжения в источник PWL

Схема с источником PWL для определения переходного процесса (Пример 2.9) представлена на рис. 3.18.

85

Рис. 3.18. Схема с источником PWL

Результаты моделирования через процедуру PWL «Transient» представлены на рис.3.19, где имеется входной и выходной сигналы цепи по обозначениям Nod схемы рис.3.18.

Рис. 3.19. Результаты моделирования переходного процесса

Приведем теперь порядок осуществления процедуры моделирования переходного процесса в случае воздействия на цепь (рис. 3.18) сигнала более сложной формы (рис. 3.11).

Последовательность проведения предварительных расчетов приведена на рис.3.20 листинга 3.2, Mathcad.

86

Листинг 3.2, Mathcad

2

Рис. 3.20. Листинг ввода отсчетов напряжения (3.2), в файл источника PWL

87

Результат воздействия сигнала (рис. 3.11), записанного в файл источника PWL, на схему по рис. 3.18 приведен на рис. 3.21, где одновременно показаны входное воздействие и выходной сигнал, как итог прохождения входного сигнала через дифференцирующую RL цепь (рис. 3.18).

Рис. 3.21. График входного (3.2) напряжения и результат воздействия его на цепь(рис. 3.18)

88

4. ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ«ПЕРЕХОДНЫЕПРОЦЕСЫВ ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЯХ»

4.1. Анализ переходных процессов в электрических цепях первого порядка сложности классическим методом

Контрольные вопросы

1. Какие процессы в линейных цепях называются переходными, и когда они возникают?

2. Чем опасны переходные процессы для радиотехнических устройств?

3.Что такое коммутация в электрической цепи?

4.Сформулируйте законы коммутации.

5.В чём заключается задача анализа переходных процес-

сов?

6.Что представляют из себя независимые и зависимые начальные условия?

7.Что называется нулевыми и ненулевыми начальными условиями?

8.Чем определяется порядок сложности цепи и порядок дифференциального уравнения?

9.Запишите общий вид линейного неоднородного дифференциального уравнения.

10. Как определяется общее решение линейного неоднородного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами?

11. В чём заключается анализ электрической цепи до коммутации?

12. На чём основано определение независимых начальных условий?

13. На чём основан принцип составления дифференциального уравнения цепи?

14.Как определяется принуждённая составляющая реакции цепи?

89