Методическое пособие 657
.pdf
0 |
0 |
0 |
10 |
1·10-4 |
10.101 |
2·10-4 |
10.202 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . |
|
1.4·10-3 |
11.503 |
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 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
2 |
0 |
2 |
1 |
3 |
1 |
3 |
0 |
4 |
0 |
4 |
1 |
6 |
0 |
9 |
2 |
12 |
0 . |
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
столбец матрицы V формируется далее через значения Vi,0 : ki , а правый столбец соответственно с помощью вели-
чины Vi,1 : u8 ki .
83
Листинг 3.1, Mathcad |
|
|
|||
a:=100 |
U := 10 t1 := 0.005 |
|
|||
U7(t) :=U·eat |
u8(t) := if(t<t1, u7(t),0) |
t:=0,0.0001..0.01 |
|||
N:= 100 |
h:= 0.0001 |
i:=1...N – 1 |
ki :=(i – 1)·h |
||
|
|
20 |
|
|
|
|
u8(t) |
10 |
|
|
|
|
|
0 |
0 |
0.005 |
0.01 |
|
|
|
|
t |
|
V0,0 :=0 |
V0,1 := 0 |
Vi,0:=ki |
Vi,1:=u8(ki) |
||
|
|
|
|
t |
u8(t) |
|
0 |
0 |
0 |
|
1 |
0 |
10 |
|
2 |
1·10-4 |
10.101 |
|
3 |
2·10-4 |
10.202 |
|
4 |
3·10-4 |
10.305 |
|
5 |
4·10-4 |
10408 |
|
6 |
5·10-4 |
10.513 |
V = |
7 |
6·10-4 |
10.618 |
|
8 |
7·10-4 |
10.725 |
|
9 |
8·10-4 |
10.833 |
|
10 |
9·10-4 |
10.942 |
|
11 |
1·10-3 |
11.052 |
|
12 |
1.1·10-3 |
11.163 |
|
13 |
1.2·10-3 |
11.275 |
|
14 |
1.3·10-3 |
11.388 |
|
15 |
1.4·10-3 |
11.503 |
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
R:= 9100 |
|
|
|
C |
|
10-6 |
T |
|
10-3 |
||
|
|
|
2 t |
2 |
7 π |
t |
|
8 t |
4 |
||
|
|
|
|
T |
|
|
|
||||
u3 t : |
1 |
e |
|
cos |
|
|
u4 t : |
e |
T |
||
|
|
|
|
||||||||
|
|
T |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u2 t : |
if |
t |
|
T |
, u3 t , u4 t |
|
t:= 0, 0.00001..0.01 |
||||
2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2
u 2( t) 1
0 |
|
|
|
|
|
0 |
0.005 |
0.01 |
|||
|
|
|
t |
|
|
N := 100 h:= 0, 0.0001
i:=1..N-1 ki
– 
h V0,0 := 0 V0,1 := 0 Vi,0 := ki
Vi,1 := u2(ki)
|
|
0 |
1 |
V= 0 |
0 |
0 |
|
|
1 |
0 |
0 |
|
2 |
10-4 |
0.097 |
|
3 |
10-4 |
0.367 |
4 |
10-4 |
0.755 |
|
|
|
|
|
11 |
10-3 |
1.263 |
|
12
10-3 0.897
13
10-3 0.574
14
10-3 0.356
15
10-3 0.275
WRITEPRN(«D:\DATA8.txt»):= V
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 « ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В 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 чѐм 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 чѐм заключается анализ электрической цепи до коммутации?
12. На чѐм основано определение независимых начальных условий?
13. На чѐм основан принцип составления дифференциального уравнения цепи?
89
14. Как определяется принуждѐнная составляющая реакции цепи?
15.Как определяется свободная составляющая реакции
цепи?
16.Как находиться общий вид реакции цепи?
17.Как определяются постоянные интегрирования?
18.Как определяется частное решение дифференциального уравнения, соответствующее заданным начальным условиям?
Решить задачи
4.1.1. Определить порядок цепи ν, представленной на рис. 4.1.
Рис. 4.1
4.1.2. Определить порядок цепи ν, представленной на рис. 4.2.
Рис. 4.2
90