6. Нелинейные электрические цепи 41

6.1.Основные понятия о нелинейных цепях 41

6.2.Расчет простейших нелинейных резистивных цепей 42

6.3.Аппроксимация характеристик нелинейных элементов 43

6.4. Определение реакции нелинейного элемента на гармоническое 44

воздействие 44

6.5. Анализ спектра реакции в нелинейном элементе 45

6.6. Преобразование сигналов в нелинейных цепях 47

7. Цепи с обратными связями. Устойчивость эц. Автоколебательные цепи. 49

7.1.Понятие о цепях с обратными связями 49

7.2.Виды внешних обратных связей 49

7.3.Передаточные функции цепей с внешними обратными связями 49

7.4.Понятие об устойчивости ЭЦ 50

7.5.Характеристическое уравнение 50

7.6.Критерии устойчивости 51

7.7. Автоколебательные цепи или автогенераторы 52

7.8. RC-автогенераторы 53

7.9. LC-автогенераторы 54

7.10. LC-автогенераторы с внутренней обратной связью 55

1. Переходные процессы в электрических цепях. Законы коммутации. Методы расчёта.

1.1 Переходные процессы в электрических цепях Основные понятия о переходных процессах

Под переходным процессом в общем случае понимают переход от одного устойчивого состояния системы к другому, устойчивому (стационарному) состоянию. В данном случае это понятие применяется к электрической цепи, которая может находиться в следующих состояниях:

• Состояние покоя: отключены все источники и нет запасов энергии в цепи;

• Цепь находится под действием постоянного тока и напряжения;

• Цепь находится под действием переменного тока и напряжения;

• Цепь находится под действием периодического тока и напряжения;

• Смешанный режим

В электрических цепях различают установившийся режим работы и переходной режим работы.

Установившийся - это такой режим, когда все токи и напряжения являются строго периодическими функциями времени или постоянными величинами. Энергетическое состояние цепи в этом случае можно оценить максимальными величинами запасов энергии в энергоемких элементах - индуктивностях и емкостях.

;

Переходным режимом работы называется режим перехода электрической цепи из одного устоявшегося состояния в другое установившееся состояние с другим запасом энергии.

Переходной процесс начинается при каком-то резком, скачкообразном изменении в электрической цепи за счет срабатывания (коммутации) так называемых коммутационных элементов или ключей. Эти элементы обычно имеют два состояния: исходное и рабочее (на схемах они изображаются в исходном состоянии).

- ключ разомкнут (R_кл.= ∞)

- ключ замкнут (R_кл.=0)

Реальные ключи имеют некоторое конечное значение сопротивления и конечное время срабатывания. У идеального ключа мгновенное срабатывание, т.е. t_ср.кл.=0. Технически срабатывание ключа называют коммутацией.

В различной аппаратуре имеется много ключей разных видов и происходит много коммутаций.

Первую коммутацию обычно принимают за начало отсчета. Обычно первая коммутация – подключение источника питания. При коммутациях токи и напряжения в цепи изменяются, при этом они могут быть как непрерывными, плавными функциями времени, так и скачкообразными.

Значения токов и напряжений в элементах цепи до коммутации называются начальными условиями или значениями. Значения токов и напряжений в момент времени, когда переходной процесс закончился, называются конечными условиями или значениями.

При исследовании переходных процессов рассматриваются следующие моменты времени:

- до коммутации t<0

- непосредственно перед коммутацией t=0_─

- в момент коммутации t=0

- непосредственно после коммутации t=0₊

- после окончания переходного процесса t