Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

4тема

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
09.02.2015
Размер:
643.68 Кб
Скачать

2. Качественный анализ цепи частотным методом при апериодическом воздействии.

2.1 Нахождение амплитудно-частотной, фазочастотной и амплитудно-фазовой характеристик функции передачи цепи.

ZL5

ZL6

I1(s)

R3

R4

Обобщенная частотная характеристика:

 

H I ( j ) H I (s)

 

=

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w2

4 jw

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Амплитудно-частотная характеристика:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H I ( j

)

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w4

11w2

6.25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фазочастотная характеристика:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ФН ( )

arg H I ( j

)

Фчисл

Фзнам

0 arctg(

4

 

)

arctg(

4

 

)

 

 

 

 

2.5

w2

2.5

w2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.2

0.15

Hi(w)

0.707 Himax

0.1

 

 

 

 

 

0.05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

4

6

 

 

8

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис. 8 АЧХ.

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(w)

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2

4

6

 

 

8

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рис. 9ФЧХ.

 

 

 

Частота среза, определенная по графику

 

H I ( j )

 

,

0,707

0.73 ñ 1 .

 

 

При 0,707

0.73

ñ 1 участок АЧХ соответствует полосе интегрирования, а при

0,707

 

0.73 ñ 1

участок АЧХ соответствует полосе пропускания.

2.2 Нахождение и построение амплитудного и фазового спектров входного сигнала и определение ширины спектра.

Спектральная плотность входного напряжения:

 

 

 

I1 ( j )

I1 (s)

s j

 

A1 ( )e j 1 ( ) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где A1 ( ) - амплитудный,

1 (

) - фазовый спектры воздействия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

( j

)

 

1.2

 

 

2.4

 

e

j 2.5

 

1.2

 

e j 5

1.2

(1

 

2e j 2.5

e

j 5

)

1.2

 

(1 e

j 2.5 )2

1

 

2

2

 

 

2

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2

 

(e

j1.25

 

(e j1.25

e

j1.25

)) 2

 

4 *1.2

 

(e j1.25

(

e j1.25

e

j1.25

 

)) 2

 

4.8

sin 2

(1.25w)e j 2.5

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

2 j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из полученного выражения следует, что амплитудный спектр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A1 (

)

 

 

4.8

sin2 (1.25w) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фазовый спектр

Ф1 ( ) 2.5w

Узлы амплитудного спектра A1 ( у ) :

sin( у ) 0

4 т

у

 

 

 

, где n=1,2,3...

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

4.8

 

2

 

2

sin(1.25w)

 

2

 

A (0)

 

 

 

lim(

 

sin

 

(1.25 ))

lim(4.8*1.25 (

 

)

 

) 7.5

 

 

 

2

 

 

 

1

0

 

0

 

 

 

0

1.25w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

A1( w)

 

 

 

 

 

 

 

0.1 A1max

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

0 0

2

4

 

6

8

10

 

 

 

 

w

 

 

 

 

 

рис. 10 Амплитудный спектр входного сигнала

 

 

Ширина спектра, определенная по графику

0

1.85

ñ 1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

(w)

 

 

 

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

25

0

2

4

6

8

10

 

 

w

 

 

рис. 11 Фазовый спектр входного сигнала

Сопоставляя ширину полосы пропускания равную 0,707 0.73 ñ 1 и ширину спектра

входного сигнала

0

1.85 ñ 1 , получим, что первая 2.5 раза меньше второй, таким образом

 

 

частоты меньшием

0,707 0.73 ñ 1 будут проходить практически без искажений. остальная

же часть спектра находится в зоне интегрирования, поэтому искажение формы сигнала будет не очень значительным, сигнал будет сглажен, увеличится длительность его фронтов.

4 Анализ цепи частотным методом при периодическом воздействии

Im 3A T 10с tи 5c

4.1 Разложение в ряд Фурье заданного входного периодического сигнала. Построение его амплитудного и фазового спектров.

Ряд Фурье входного сигнала:

u1

(t)

A0

AK cos(k 1t K )

2

 

 

1

Для разложения в ряд Фурье периодической последовательности импульсов найдем комплексные амплитуды гармоник ряда:

A

 

 

 

2

I ( j )

 

 

A e j

K

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

T

 

 

 

 

 

k 1

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

2

 

0.628

- частота первой гармоники, k=0,1,2,3…

 

1

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AK

2

 

4.8

sin

2

(1.25k

1 )e

j 2.5k 1

2.436

sin

2

(0.785k)e

j1.57k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

(k

1

)2

 

 

 

k 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Амплитудный спектр:

A

2.436

sin2 (0.785k)

 

K

k 2

 

Фазовый спектр:

K

1.57k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

AK

K

 

0

1,5

0

 

1

1,216

-3,142

 

2

0,608

-2,094

 

3

0,135

-4,712

рис. 12 Амплитудный дискретный спектр входного сигнала

рис. 13 Фазовый дискретный спектр входного сигнала

3.2 Построение входного периодического сигнала и его аппроксимации отрезком ряда Фурье.

Число гармоник отрезка ряда определяется шириной спектра по уровню

0.1AK max 0.1A1 0.15

Таким образом, в соответствии с шириной спектра аппроксимирующий отрезок ряда Фурье i1a (t) , описывающего периодическое воздействие i1 (t) , имеет вид:

 

 

A0

n

 

 

 

 

 

i1a

(t)

 

AK cos(k 1t

K ) 0.75 1.216 cos(0.628t 1.571) 0.608 cos(1.256t 3.142)

2

 

 

1

 

0.135 cos(1.884t 4.712)

4

3

2

i1a(t)

i1(t)

1

0

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

рис. 14 Входной периодический сигнал и его аппроксимации отрезком ряда Фурье.

3.3 Построение амплитудного и фазового спектров выходного периодического сигнала. Запись тока на выходе цепи в виде отрезка ряда Фурье, и построение его графика.

Амплитуды и начальные фазы гармоник выходного сигнала:

 

AKH

H ( jk 1 ) AK

AKH

 

H ( jk 1 )

AK

KH

(k 1 )

K ,

Т.е. необходимо вычислить АЧХ и ФЧХ функции

передачи для

требуемых частот k 1 ;

k=0,1,2,…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

k 1

 

H I ( jk 1 )

 

 

ÔH (k 1 )

 

AKH

 

 

KH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

0

 

0,2

 

 

 

0

 

0,3

 

 

0

 

 

 

1

 

0,628

 

0,153

 

 

 

-0,874

 

0,186

 

 

-2,445

 

 

 

2

 

1,256

 

0,098

 

 

 

-1,39

 

0,0596

 

 

-4,532

 

 

 

3

 

1,884

 

0,066

 

 

 

-1,71

 

0,0089

 

 

-6,422

 

 

Число гармоник, как у входного сигнала:

рис. 15 Амплитудный дискретный спектр выходного сигнала

рис. 16 Фазовый дискретный спектр выходного сигнала

Ток на выходе цепи в виде отрезка ряда Фурье:

 

 

AH 0

n

 

 

 

 

 

iH

(t)

 

AHK cos(k 1t

HK ) 0.3 0.186 cos(0.628t 2.445) 0.06 cos(1.256t 4.532)

2

 

 

1

 

0.009 cos(1.884t 6.422)

0.5

0.4

0.3

in(t)

0.2

0.1

0

 

 

 

 

 

 

0

5

10

15

20

t

рис. 17 Аппроксимации выходного сигнала отрезком ряда Фурье.

Заключение

Вкурсовой работе был выполнен качественный анализ цепи частотным методом при апериодическом воздействии, а также анализ цепи частотным методом при периодическом воздействии.

Входе выполнения данной курсовой работы был сделан следующий вывод:

Сопоставляя ширину полосы пропускания равную 0,707 0.73 ñ 1 и ширину спектра

входного сигнала

0

1.85

ñ 1 , получим, что первая 2.5 раза меньше второй, таким образом

 

 

 

частоты меньшием

0,707 0.73 ñ 1 будут проходить практически без искажений. остальная

же часть спектра находится в зоне интегрирования, поэтому искажение формы сигнала будет не очень значительным, сигнал будет сглажен, увеличится длительность его фронтов.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]