МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ и НАУКИ РФ

АЛЬМЕТЬЕВСКИЙ ФИЛИАЛ

ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕГО УЧРЕЖДЕНИЯ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КАЗАНСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ТЕХНИЧЕСКГО УНИВЕРСИТЕТА им. А.Н. ТУПОЛЕВА-КАИ

Курсовая работа по дисциплине: « Электротехника и электроника »

на тему: Расчет частотных и переходных характеристик электрических цепей

Выполнил: Студент Гимадеев Р.С.

Группа24376

Проверил: Погодин Д.В.

Альметьевск 2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	3
Задание	4
1. РАСЧЁТ КОМПЛЕКСНОГО ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ	5
1.1 Определение комплексного входного сопротивления цепи	5
1.2 Определение АЧХ входного сопротивления цепи	5
1.3 Определение ФЧХ входного сопротивления цепи	7
1.4 Определение АФХ входного сопротивления цепи (Годограф)	9
2. РАСЧЁТ КОМПЛЕКСНОЙ ФУНКЦИИ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЦЕПИ	10
2.1 Определение комплексного коэффициента передачи цепи	10
2.2 Определение амплитудно-частотной характеристики цепи	10
2.3 Определение фазочастотной характеристики цепи	12
2.4 Определение амплитудно-фазовой характеристики цепи (Годограф)	13
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРНЫХ ЧАСТОТ	14
4. КАЧЕСТВЕННОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ	15
4.1 Входное сопротивление	15
4.2 Передаточная по напряжению функция	15
4.3 Фазовая характеристика	16
Список используемой литературы	17

ВВЕДЕНИЕ

Знание фундаментальных базовых дисциплин в подготовке и формировании будущего инженера-конструктора весьма велико.

Дисциплина «Электротехника и электроника относится к числу базовых дисциплин. При изучении данного курса приобретаются теоретические знания и практические навыки по использованию этих знаний для расчета конкретных электрических цепей.

Основная цель курсовой работы – закрепление и углубление знаний по следующим разделам курса:

1) частотные характеристики линейных электрических цепей;

2)методы анализа переходных процессов в линейных цепях (классический и операторный).

Если в состав цепи входят реактивные элементы, то из-за зависимости их сопротивления от частоты гармонического сигнала параметры цепи становятся частотно-зависимыми. Зависимости параметров цепи от частоты гармонического воздействия называют частотными характеристиками. Для ряда устройств (электрические фильтры, колебательные контура) частотные характеристики служат для определения их избирательных свойств, т.е. способности выделять определенную частоту или полосу частот на фоне других частот.

При коммутации в электрической цепи возникают переходные процессы. При этом цепь из одного устойчивого состояния переходит в другое устойчивое состояние, отличающееся от предыдущего, например величиной амплитуды, фазой и т.д. Изучая переходные процессы, мы можем установить, как деформируются по форме и амплитуде сигналы при прохождении через устройства (усилители, фильтры и т.д.), выявить превышение напряжения на отдельных участках цепи, которое может оказаться опасными для изоляции устройства или может вывести его из строя, а также определить продолжительность переходного процесса, что влияет на скорость работы устройства.

ЗАДАНИЕ

Вариант №2

C1	10 нФ
R1	100 Ом
R2	100 Ом

ЗАДАНИЕ 1. Расчет частотных характеристик электрической цепи.

1. Для электрической цепи представленной в табл.1, в соответствии с номером своего варианта, рассчитать:

а) комплексную функцию входного сопротивления Z_ВХ(j), его амлитудно - частотную характеристику Z_ВХ() и фазово-частотную характеристику _z.

в) комплексную функцию коэффициента передачи напряжения K_U(j), его АЧХ K_U() и ФЧХ _к ().

2. Построить графики Z_ВХ(), _z, K_U(),_к, при заданных элементах схемы в абсолютном и логарифмическом масштабе по оси частот.

3. Построить годографы Z_ВХ(j), K_U(j).

4. Определить характерные частоты.

5. Качественно объяснить ход построенных зависимостей.

1. РАСЧЁТ КОМПЛЕКСНОГО ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЦЕПИ

1.1 Определение комплексного входного сопротивления цепи

Нам дана электрическая цепь:

(1.1)

После подстановки числовых значений получим:

(1.2)

1.2 Определение АЧХ комплексного входного сопротивления цепи

Амплитудно-частотная характеристика комплексного входного сопротивления цепи:

(1.3)

Подставляя значения, получим:

(1.4)

Результаты расчётов приведены в таблице 1.1, а кривая, построенная на основании результатов, имеет вид графика изображённого на рисунке 1 (а) и (б)

Зависимость модуля комплексного входного сопротивления цепи от частоты

Таблица 1.1

, рад/c	, Ом
0	200
100	200
200	200
500	200
1000	199,9999
2000	199,9995
3000	199,9989
4000	199,998
6000	199,9955
8000	199,992

Построим график АЧХ для входного сопротивления:

Рис. 1. АЧХ комплексного входного сопротивления цепи;

размерность Z_вх (w) – Ом,w – рад/с; (а) - в обычном масштабе, (б) - в логарифмическом масштабе.

1.3 Определение ФЧХ комплексного входного сопротивления цепи

Аргумент комплексного входного сопротивления цепи:

(1.5)

Подставляя значения из формулы (1.5) , получим:

(1.6)

Результаты расчётов приведены в таблице 1.2, а кривая, построенная на основании результатов, имеет вид графика изображённого на рисунке 2 (а) и (б).

Таблица 1.2

Зависимость аргумента комплексного входного сопротивления цепи от частоты

, рад/c	,рад
0	0
2*106	0.35
4*106	0.228
6*106	0.165
8*106	0.125
1*107	0.1

Построим график ФЧХ входного сопротивления:

(а)

(б)

Рис. 2. ФЧХ комплексного входного сопротивления цепи;

размерность ArgZ(w) – рад,w – рад/с; ; (а)-в обычном масштабе, (б)-в логарифмическом масштабе.

1.4 Амплитудно-фазовая характеристика

Построим годограф :

Рис 3. Годограф

2. РАСЧЁТ КОМПЛЕКСНОЙ ФУНКЦИИ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ ЦЕПИ

2.1 Определение комплексной функции коэффициента передачи напряжения K_U(j).

Направим по часовой стрелке контурный ток J , тогда

После подстановки числовых значений получим:

2.2 Определение амплитудно-частотной характеристики комплексной функции коэффициента передачи напряжения K_U().

Амплитудно-частотная характеристика комплексного входного сопротивления цепи:

Результаты расчётов приведены в таблице 2.1, а кривая, построенная на основании результатов, имеет вид графика изображённого на рисунке 4 (а) и (б).

Таблица 2.1

Зависимость амплитудно-частотной характеристики комплексного входного сопротивления цепи от частоты

, рад/c	,Ом
0	1
2*106	0.45
4*106	0.275
6*106	0.234
8*106	0.21
1*107	0.1

(a)

(б)

Рис. 4. AЧХ комплексной функции коэффициента передачи напряжения; размерность ArgK_u(w) – рад,w – рад/с; ; (а)-в обычном масштабе, (б)-в логарифмическом масштабе.