Контрольные вопросы
1. Чем отличаются последовательный и параллельный контуры? Нарисуйте их схемы.
2. Как записывается дифференциальное уравнение последовательного контура относительно тока в цепи?
3. Как связаны между собой характеристическое сопротивление, резонансная частота и добротность последовательного контура?
4. Как записывается свободная составляющая тока в последовательном контуре?
5. Запишите характеристическое уравнение для последовательного контура. Какими могут быть его корни?
6. Каким будет переходный процесс в последовательном контуре при Q < 0,5? Нарисуйте его.
7. Каким будет переходный процесс в последовательном контуре при Q > 0,5? Нарисуйте его.
8. Каким будет переходный процесс в последовательном контуре при Q = 0,5? Нарисуйте его.
9. Как записываются независимые начальные условия для параллельного контура?
10. Нарисуйте переходный процесс для тока через индуктивность в параллельном контуре при Q < 0,5 и Q > 0,5.
2.3. Программа работы
В процессе редактирования электрических схем в Micro-Cap при задании параметров пассивных элементов ЭЦ включить опцию «Pin Names». При параллельном соединении элементов цепи они должны быть соединены между собой одноименными выводами, а при последовательном соединении – разноименными.
1. Собрать схему, приведенную на рис. 2.1. Параметры индуктивности (L) и емкости (C) выбрать из табл. 2.1, а величина сопротивления (R) должна соответствовать Q = 0,2. Сопротивление источника ЭДС принять равным Ri =10 Ом. В качестве источника ЭДС рекомендуется использовать источник напряжения Voltage Source (режим None), установив параметр DC = 10 В. Для удобства анализа переходных процессов в ЭЦ рекомендуется установить время включения (замыкания) ключа S (Swich) 0,1 мкс, а время выключения - 10 мс.
Используя режим Transient,
провести анализ переходных процессов
в последовательном контуре, установив
время анализа (Time Range),
равное (3…5)/
,
а точность анализа (Maximum
Time Step)
– 1 нс. Эпюру тока в контуре построить
в одном графическом окне, а эпюры
напряжений на элементах цепи – в другом.
Измерить начальные значения тока в цепи
и напряжений на элементах ЭЦ в
установившихся режимах до и после
коммутации цепи.
Отключить графическое окно с эпюрами напряжений. В режиме многовариантного анализа (Stepping) построить семейство кривых тока в цепи при разных значениях сопротивления (R) контура, задав начальное и конечное значения R, равные расчетным значениям при добротности контура Q = 0,2 и Q = 0,5. Определить значение R для каждой из кривых, используя команду Label Branches (меню Scope).
Установить значение R, соответствующее Q = 20, и, включив графическое окно с эпюрами напряжений на элементах цепи, исследовать переходные процессы в ЭЦ при Q = 20. Время анализа принять равным (3…5)/δ. Измерив период T колебательного процесса (например, тока в RLC-цепи), вычислить частоту свободных колебаний ωсв = 2π/T и сравнить с расчетным значением.
Повторить измерения ωсв при значении сопротивления цепи R, соответствующем Q = 100.
2. Изменить порядок коммутации ключа S, установив время размыкания 0,1 мкс, а время замыкания – 10 мс.
Получить эпюры переходного процесса в ЭЦ при добротности контура 0,2; 20 и 100. Отметить отличия полученных переходных процессов от полученных ранее в п.1.
3. Собрать схему, приведенную на рис. 2.2. Установить внутреннее сопротивление источника тока Ri = 1 МОм. Время размыкания ключа принять равным 0,1 мкс, а время замыкания – 10 мс. Повторить исследования переходных процессов в параллельном контуре, предусмотренные п. 1, при различной добротности контура.
4. Изменить порядок коммутации ключа S (время замыкания - 0,1 мкс, а время размыкания – 10 мс). Повторить исследования, предусмотренные п. 2.