Параметры четырехполюсника

Расчет параметров четырехполюсника, усилителя и каскадного соединения. Схема пассивного четырехполюсника. Входное сопротивление усилителя, нагруженного на резистор. Расчет комплексной частотной характеристики по напряжению пассивного четырехполюсника.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 13.06.2012
Размер файла 658,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

1. Расчет А - параметров четырехполюсника, усилителя и каскадного соединения

1.1. В соответствии с вариантом задания построить схемы пассивного четырехполюсника П, содержащего последовательное (Z) или параллельное (Y) соединение резистора Ri и емкость Ci (i=1,2,3) и активного четырехполюсника (усилителя) В.

1.2. Записать выражения для А-параметров пассивного четырехполюсника в функции частоты. Рассчитать эти параметры при частоте f=50 Гц. Проверить принцип взаимности.

1.3. Рассчитать А-параметры усилителя, используя линейную схему замещения с зависимыми источниками.

1.4. Рассчитать А-параметры каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсника.

1.5. Определить входное сопротивление Rвх.А усилителя, нагруженного на резистор Rн. Расчет выполнить через А-параметры усилителя.

1.6. Найти коэффициент передачи по напряжению КП пассивного четырехполюсника, нагруженного на сопротивлении R вх.А.

1.7. Найти коэффициент передачи по напряжению КА активного четырехполюсника, нагруженного на сопротивление RH.

1.8. Найти коэффициент передачи по напряжению К каскадного соединения четырехполюсников двумя способами:

а) по А-параметрам каскадного соединения четырехполюсников с активной нагрузкой;

б) по коэффициентам передачи КП и КА четырехполюсников.

2. Расчет комплексных частотных характеристик

2.1. Рассчитать комплексную частотную характеристику (КЧХ) по напряжению для пассивного четырехполюсника, нагруженного на сопротивление Rвх.А.

2.2. Рассчитать КЧХ по напряжению каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников .

2.3. Построить частотные характеристики АЧХ K() и ФЧХ () в одной системе координат. Сделать вывод о фильтрующих свойствах цепи, приняв за полосу прозрачности диапазон частот в котором , где Кmax - максимальное значение модуля коэффициента передачи напряжения цепи

3. Анализ цепи в переходном режиме

3.1. Составить схему для расчета переходного процесса, возникающего при подключении синусоидального источника ЭДС

к R-C цепи, нагруженной на сопротивление Rвх.А. Переходной процесс рассчитать на частоте = 314 с-1. Найти напряжение uвых(t) на резисторе Rн в переходном режиме. Построить на одном графике напряжение входного и выходного сигналов в зависимости от времени.

четырехполюсник каскадный сопротивление резистор

1. Расчет параметров четырехполюсника, усилителя и каскадного соединения

1.1 расчет схемы пассивного четырехполюсника, активного четырехполюсника и их каскадного соединения.

В работе исследуется установившейся и переходный

режимы в электрической цепи, приведенной на рисунке 1:

Рис. 1. Схема каскадного соединения четырехполюсников

В соответствии с вариантом задания построим схему пассивного четырехполюсника (рисунок 2):

Рис. 2. Схема пассивного четырехполюсника

В соответствии с вариантом задания построим схему активного четырехполюсника (рисунок 3):

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 3. Схема активного четырехполюсника

1.2 Расчет А-параметров пассивного четырыхполюсника

f = 50 Гц, щ = 2рf = 314

Проверка принципа взаимности:

Принцип взаимности:

Следовательно, принцип взаимности соблюдается.

1.3 Расчет А-параметров усилителя типа C

Рассчитываем А-параметры усилителя, используя линейную схему замещения с зависимыми источниками.

В схеме на рис. 4 используется операционный усилитель (ОУ) как идеальный преобразователь мощности типа ИНУН. Для упрощения расчетов схем с ОУ прибегают к идеализации его параметров:

- бесконечно высокий коэффициент усиления µ = ?;

- бесконечно большое входное сопротивление Rвх.ОУ = ?;

- малое выходное сопротивление Rвых.ОУ = 0.

Рис. 4. Эквивалентная схема замещения OУ

Для усилителя С заданы параметры:

n=12 - номер варианта;

Rс= n =12 кОм;

Rd= (n+10)*102 кОм.

Для операционного усилителя на рис. 4 будут справедливы следующие уравнения:

Из них получаем значения А-параметров:

Для идеального ОУ (µ = ?) матрица А-параметров преобразуется к виду:

1.4 Расчет А-параметров каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсника

При каскадном соединении выполняются (рисунок 1):

, ,

, , .

Уравнения четырехполюсников в матричной форме для каскадного соединения:

1.5 Определение входного сопротивления Rвх.в усилителя

1.6 Нахождение коэффициента передачи по напряжению КП пассивного четырехполюсника

1.7 Нахождение коэффициента передачи по напряжению КА активного четырехполюсника

1.8 Нахождение коэффициента передачи по напряжению К каскадного соединения четырехполюсников

а) по А-параметрам каскадного соединения четырехполюсников с активной нагрузкой

б) по коэффициентам передачи КП и КА четырехполюсников

2 Расчет комплексных частотных характеристик

2.1 Расчет комплексной частотной характеристики (КЧХ) по напряжению для пассивного четырехполюсника

;

2.2 Расчет КЧХ по напряжению каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников

2.3 Построение частотных характеристик АЧХ K() и ФЧХ ()

Таблица 1

f, Гц

, с-1

KП(j)

п()

()

50

314

0,3003

-4.5485

175,4515

100

628

0.180656

-9.0405

170,9595

200

1256

0.1579

-17.6521

162,3479

400

2512

0.1493

-32.4743

147,5257

800

5024

0.1549

-51.8461

128,1539

1600

10048

0.1585

-68.5546

114,4454

Полоса прозрачности определяется неравенством , где - максимальное значение модуля коэффициента передачи напряжения цепи. По таблице 1 0,3003/1,414=0,2124. Из АЧХ видно, что полоса прозрачности начинается при частоте щ= 300 с-1 и при дальнейшем её увеличении увеличивается и коэффициент передачи . Значит, фильтрующие свойства цепи соответствуют пропускающему фильтру.

Рис. 5. Амплитудно-частотная характеристика пассивного четырехполюсника

Рис. 6. Фазо-частотная характеристика пассивного четырехполюсника

3. Анализ цепи в переходном режиме

3.1 Нахождение на резисторе Rh. Построение на графике напряжения входного и выходного сигналов в зависимости от времени

Переходный процесс, возникающий при подключении каскадного соединения пассивного четырехполюсника и усилителя к синусоидальному источнику напряжения с частотой Гц, рассчитывается по схеме, представленной на рисунке 7.

Рис. 7. Схема для расчета переходного процесса, возникающего при подключении синусоидального источника ЭДС

После коммутации получается двухконтурная цепь второго порядка с нулевыми независимыми условиями для напряжения на емкости. Поскольку коэффициент передачи усилителя не зависит от частоты, необходимо заменить усилитель с нагрузкой входным сопротивлением усилителя .

Рис. 8. Схема пассивного четырехполюсника для расчета переходного процесса

При определении входного напряжения усилителя с нагрузкой классическим методом:

.

Принужденную составляющую напряжения рассчитаем с помощью коэффициента передачи .

мB.

Свободная составляющая:

Ua св (t) = А1•ер1•t2•ер2•t,

где р1 и р2 - корни характеристического уравнения,

А1 и А2 - постоянные интегрирования.

Корни характеристического уравнения находятся из уравнения:

откуда p1= -282.038;

p2= -2451.3.

Найдём токи в ветвях схемы в момент времени t = 0.

i1(0) = ;

=

Ua(0) = i2(0)•Rвх=70,90608 (мВ).

Уравнения для производных:

;

+

+;

;

Ua (0) = Ua m•sinШu+A1+A2

= Ua m•щ•cosШu+p1•A1+p2•A2

Выходное напряжение усилителя с нагрузкой по классическому методу примет вид:

(мВ)

Время переходного процесса:

мс.

Построим графики зависимости напряжений от времени:

Рис. 11. График зависимости uAпр(t)

Рис. 12. График зависимости uАсв(t)

Рис. 13. График зависимости uA(t)

Рис. 14. График зависимости uA(t)*КА

Рис. 15. График зависимости e(t)

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы были исследованы: установившийся режим в электрической цепи с гармоническим источником ЭДС при наличии четырехполюсника, А-параметры пассивного четырехполюсника при частоте f=50 Гц, А-параметры усилителя С и его входное сопротивление Rвх.А, А-параметры каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсника и комплексные частотные характеристики.

По рассчитанной комплексной частотной характеристике напряжения каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников, построили амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики, где относительно условия диапазона полосы пропускания определили, что данная электрическая цепь обладает свойствами пропускающих фильтров.

Также была исследована цепь в переходном режиме. Её расчет помог нам проанализировать прохождение сигнала по заданной цепи при подключении его к источнику гармонического напряжения. Напряжения входного и выходного сигналов изменяются периодически, определены их амплитудные значения и значения свободной составляющей переходного процесса. Переходный процесс завершается за 0,12 мс.

Список литературы

1. Методы расчета электрических цепей, содержащих четырехполюсники и управляемые элементы: Методические указания к курсовой работе по теории электрических цепей/ УГАТУ; Сост. Т.И. Гусейнова, Л.С. Медведева. - Уфа, 2007, - 28 с.

2. Теоретические основы электротехники: Учеб. Для вузов/ К.С. Демирчан, Л.Р. Нейман, Н.В. Коровин, В.Л. Чечурин. - 4-е изд., изучения курса. - СПб.: Питер. - Т. 1. - 2003. - 463 с. - Т.2. - 2003. - 576 с.

3. Татур Т.А. Установившиеся и переходные процессы в электрических цепях: Учеб. пособие для вузов. - М.: Высш. школа, 2001. - 407 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Расчет схемы и частотных характеристик пассивного четырехполюсника, активного четырехполюсника и их каскадного соединения. Нули и полюса пассивного четырехполюсника. Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики пассивного четырехполюсника.

    курсовая работа [511,6 K], добавлен 14.01.2017

  • Построение схем пассивного четырехполюсника, активного четырехполюсника, их каскадного соединения. Нахождение коэффициента передачи по напряжению. Расчет частотных характеристик и переходного процесса в электрической цепи. Анализ цепи в переходном режиме.

    курсовая работа [236,4 K], добавлен 23.09.2014

  • Схема пассивного четырехполюсника. Проверка принципа взаимности. Схема каскадного соединения пассивного и активного четырехполюсников. Коэффициенты передачи четырехполюсников и их каскадного соединения. Положительное направление токов и напряжений.

    курсовая работа [3,2 M], добавлен 04.09.2012

  • Основные уравнения четырехполюсника. Определение коэффициентов четырехполюсника. Расчет задач для отдельных электрических схем. Различные формы записи уравнений четырехполюсников, их формы и соединение. Применение четырехполюсников в электротехнике.

    курсовая работа [341,6 K], добавлен 28.10.2014

  • Расчет комплексного коэффициента передачи по напряжению для четырехполюсника, Определение его переходной характеристики классическим и операторным методом. Вычисление характеристических сопротивлений четырехполюсника, а также его постоянной передачи.

    курсовая работа [456,0 K], добавлен 26.11.2014

  • Расчет входных сопротивлений четырехполюсника в режимах холостого хода и короткого замыкания при прямом и обратном включении. Нахождение основной матрицы и системной функции. Расчет характеристических, повторных и рабочих параметров четырехполюсника.

    курсовая работа [737,4 K], добавлен 09.02.2013

  • Определение четырехполюсника, его классификация и влияние на режим цепи, с которой он соединен. Характеристические сопротивления, постоянная передачи (мера передачи), коэффициент трансформации, а также рабочее и вносимое затухание четырехполюсника.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 17.12.2013

  • Синтез реактивных двухполюсников; анализ схемы пассивного фильтра и расчет эквивалентных активного ARC и пассивного Т-образного фильтра. Рассмотрение теоретической зависимости входного сопротивления четырехполюсника в режиме холостого хода от частоты.

    курсовая работа [686,6 K], добавлен 28.01.2013

  • Анализ параметров активного четырехполюсника, составление уравнения электрического равновесия цепи по методу контурных токов. Определение коэффициента передачи по напряжению. Переходная и импульсная характеристики цепи. Определение условий обратимости.

    курсовая работа [700,9 K], добавлен 21.03.2014

  • Определение первичных параметров четырехполюсника, коэффициента передачи по напряжению в режиме холостого хода на выходе. Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики коэффициента передачи по напряжению. Анализ отклика цепи на входное воздействие.

    курсовая работа [616,8 K], добавлен 24.07.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.