2662
.pdfсунке 1 показана схема …") на текущей странице, а если это невозможно, то на следующей. Нумерация рисунков, таблиц и формул сквозная по всему отчету только арабскими цифрами. Расстояние между текстом и рисунком, таблицей, формулой (и наоборот) соответствует одной строке.
Ниже на рис. 14 приведен пример оформления рисунка.
1.0 |
n( ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0.8 |
|
|
|
1 |
|
|
|
0 |
|
|
0.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0.6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
0.2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0.1 |
|
|
|
|
|
|
|
, |
||
0.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
||
0 |
||||||||||
Рисунок 3 – Зависимость коэффициентов |
||||||||||
|
Берга от величины угла отсечки |
|
Рис. 14. Пример оформления иллюстрации, содержащей графическую зависимость, в курсовой работе
Название следует помещать над таблицей слева, без абзацного отступа в одну строку с ее номером через тире. Графу "Номер по порядку" в таблицу включать не допускается. Горизонтальные линии, разграничивающие строки таблицы, допускается не приводить.
Пример записи формулы: "… определим угол отсечки тока в усилителе
|
(5) |
arccosUН UСМ , |
UВХ
58
тогда с учетом (3) получим …".
Ссылки на использованные литературные источники (а они обязательно должны быть числом не менее трех-пяти) следует приводить в квадратных скобках внутри предложения, либо в конце – перед точкой. Сведения об источниках при оформлении списка литературы следует располагать в порядке появления ссылок на источники в тексте, нумеровать арабскими цифрами без точки и печатать с абзацного отступа. Описание источников осуществляется по правилам, определяемым стандартом [15].
Оформленная в соответствии с указанными правилами пояснительная записка по курсовой работе сдается преподавателю на проверку. В случае если предварительные замечания по пояснительной записке оказываются несущественными, защита проводится в форме беседы со студентом по существу полученных им результатов с выставлением соответствующей оценки. Если же работа требует серьезной доработки, в частности, содержит ошибочные или неточные результаты, то записка возвращается студенту на доработку и все повторяется вновь; оценка в этом случае соответственно снижается.
Непосредственно перед защитой работы внутрь пояснительной записки вкладывается (в бумажном конверте) оптический носитель информации (CDили DVD-ROM). Диск должен содержать: 1) текст пояснительной записки в формате текстового редактора Microsoft Word; 2) программные средства, сопровождающие основное и индивидуальное дополнительное исследование, в том числе файл для демонстрации имитационного моделирования и его результатов. Указанные электронные материалы могут быть востребованы при защите работы.
59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Всвете перспектив развития современной радиотехники ведущую роль приобретают теоретический анализ сигналов и качество их обработки c помощью линейных и нелинейных цепей, умение находить оптимальные структуры, параметры цепей и алгоритмы обработки сигналов.
Вэтих условиях особое внимание должно отводиться методам анализа и синтеза с применением компьютерной техники. Следует практиковать широкое использование компьютеров в учебном процессе и самостоятельной работе студентов. При этом важно, чтобы использование вычислительной техники касалось не только выполнения расчетов, но и в значительной мере затрагивало реализацию алгоритмов анализа и синтеза сигналов, а также функционирования устройств, осуществляющих обработку радиотехнических сигналов.
С этой целью следует широко рекомендовать успевающим студентам в рамках выполнения рассмотренной курсовой работы дополнительные исследования на основе имитационного моделирования.
Проектирование цепей в современных условиях производится с использованием разнообразных САПР, поэтому студенту полезно овладеть основами работы в простейших симуляторах. И если в будущем придется работать с другой системой, приобретенные навыки позволят освоить ее с меньшими временными затратами.
60
ПРИЛОЖЕНИЕ1
АНАЛИТИЧЕСКИЕ ВЫРАЖЕНИЯ ОГИБАЮЩЕЙ АМПЛИТУД УСИЛИВАЕМОГО РАДИОСИГНАЛА
В табл. П1.1 представлены аналитические выражения для огибающей амплитуд усиливаемого узкополосного радиосигнала. Следует иметь в виду, что вне интервала [0, TS1] мгновенные значения приведенных в табл. П1.1 сигналов тождественно равны нулю.
Таблица П1.1 Аналитические выражения огибающей амплитуд усиливаемого радиосигнала
NS |
Аналитическое выражениеогибающей А1(t) |
||
01 |
AS1 |
, 0 t TS1/2, |
|
A |
/2,T /2 t T |
||
|
S1 |
S1 |
S1 |
02 |
AS1 t exp(1 t),0 t TS1, 7/TS1 |
|||||||||
03 |
2AS1 t/TS1, 0 t TS1/2, |
|
||||||||
A |
, |
|
|
T /2 t T |
|
|
||||
|
|
S1 |
|
|
|
S1 |
|
S1 |
|
|
04 |
AS1 |
exp[ (t TS1/2)], |
0 t TS1/2, 9/TS1, |
|||||||
A |
,T |
|
/2 t T |
|
|
|
|
|||
|
|
S1 |
S1 |
|
S1 |
|
|
|
|
|
05 |
AS1 |
, 0 t TS1/2, |
|
|
|
|
||||
2A (T t)/T ,T /2 t T |
||||||||||
|
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
S1 |
||
06 |
(29/25) AS1 [1 exp( t)], |
0 t 2TS1/3, 3/TS1, |
||||||||
A , 2T /3 t T |
|
|
|
|
||||||
|
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
|
|
|
|
07 |
2AS1 [1 t/TS1 exp( t)],0 t TS1, 6/TS1 |
|||||||||
08 |
AS1 |
[(TS1/2) t]/TS1, |
|
0 t TS1/2, |
||||||
A |
[(3T |
/2) t]/T |
|
, T /2 t T |
||||||
|
|
S1 |
|
|
S1 |
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
61 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. П1.1 |
||
NS |
|
Аналитическое выражениеогибающей А1(t) |
|||||||||||||
09 |
AS1 |
[1 exp( t)],0 t TS1/2, 10/TS1, |
|||||||||||||
A |
exp[ (t T |
/2)],T |
/2 t T |
|
|
||||||||||
|
|
S1 |
|
|
|
S1 |
|
|
|
S1 |
|
S1 |
|
||
10 |
0.73AS1 [t/TS1 sin(1.4π t/TS1)], 0 t TS1 |
||||||||||||||
11 |
AS1 |
,0 t TS1 /4, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.29AS1 (1 exp[ (t TS1)]),TS1/4 t TS1, 2/TS1 |
||||||||||||||
12 |
0.86AS1 exp[ (t TS1/3)],0 t TS1/3, 6/TS1, |
||||||||||||||
A |
sin( t/T |
|
),T |
/3 t T |
|
|
|
||||||||
|
|
S1 |
|
S1 |
|
S1 |
|
|
|
|
S1 |
|
|
||
13 |
4AS1 t/TS1,0 t TS1 /4, |
|
|
/4 t T |
, 10/T |
||||||||||
A |
(1 exp[ (t T |
|
|
)]),T |
|
||||||||||
|
|
S1 |
|
|
|
|
S1 |
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
|||
14 |
2AS1 t/TS1, |
|
0 t TS1/2, |
|
|
||||||||||
A |
sin( t/T |
|
),T |
/2 t T |
|
|
|
||||||||
|
|
S1 |
|
S1 |
|
S1 |
|
|
|
|
S1 |
|
|
||
15 |
A [1 (t/T )2 |
],0 t T |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
S1 |
|
S1 |
|
|
|
|
|
S1 |
|
|
|
|
|
16 |
2AS1 t/TS1, 0 t TS1/2, |
|
/2 t T |
, 8/T |
|||||||||||
A |
exp[ (t T |
/2)],T |
|||||||||||||
|
|
S1 |
|
|
|
S1 |
|
|
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
||
17 |
AS1 |
[1 exp( t)],0 t TS1/2, 8/TS1, |
|||||||||||||
A |
(1 exp[ (t T |
|
)]),T |
|
/2 t T |
|
|||||||||
|
|
S1 |
|
|
|
|
S1 |
|
|
S1 |
|
S1 |
|
||
18 |
AS1 |
[(TS1/2) t]/TS1, 0 t TS1/2, |
|
|
|||||||||||
2A [T t]/T , |
|
T /2 t T |
|
|
|||||||||||
|
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
|
|
S1 |
|
|
S1 |
|
|
||
19 |
AS1 |
[1 exp( t)],0 t TS1/2, 10/TS1, |
|||||||||||||
2A [T t]/T ,T /2 t T |
|
|
|||||||||||||
|
|
S1 |
S1 |
S1 |
S1 |
|
|
|
|
S1 |
|
|
20 |
AS1 sin[3 t/(4TS1)],0 t 2TS1/3, |
|
|||||
A ,2T /3 t T |
|
|
|
||||
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
|
|
21 |
4A |
|
(t/T |
)2, 0 t T /2, |
|
|
|
S1 |
S1 |
|
S1 |
/2 t T |
, 13/T |
||
A |
(1 exp[ (t T |
)]),T |
|||||
|
S1 |
|
|
S1 |
S1 |
S1 |
S1 |
22 |
(9/4) AS1 sin(2 t/TS1) exp( 4t/TS1), |
0 t TS1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
62 |
|
|
Продолжение табл. П1.1
NS |
Аналитическое выражениеогибающей А1(t) |
23AS1 [1 exp( t)],0 t TS1/2, 15/TS1,AS1 sin( t/TS1),TS1/2 t TS1
24AS1,0 t TS1/2,
AS1 [(3TS1/2) t]/TS1, TS1/2 t TS1
25AS1 sin( t/TS1),0 t TS1/2,
AS1 (1 exp[ (t TS1)]),TS1 /2 t TS1, 13/TS1
26 |
AS1 |
exp[ (t TS1/3)], |
0 |
t TS1/3, |
, 12/T |
|||
A |
exp[ (t T /3) |
4], T |
|
/3 t T |
||||
|
S1 |
S1 |
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
27 |
(1/28) AS1 exp( t), |
0 t TS1/3, |
, 10/T |
|||||
A |
(1 exp[ (t T )]),T |
|
/3 t T |
|||||
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
|
S1 |
|
S1 |
28 |
AS1 |
[1 exp( t)],0 t TS1/3, 18/TS1, |
||||||
|
|
2 |
TS1/3 t TS1 |
|||||
|
AS1 |
(1 [(3t TS1)/(2TS1)] ), |
291.63AS1 (t/TS1 exp[ (t TS1)]), 0 t TS1, 8/TS1
30AS1 exp[ (t TS1/3)], 0 t TS1/3, 12/TS1,3AS1 [(TS1 t)/(2TS1)], TS1/3 t TS1
AS1 sin(2 t/TS1), 0 t TS1/2,
31(1/3) AS1 sin2(2 t/TS1),TS1/2 t TS1
32AS1 (1 {1 [3t/(2TS1)]}2),0 t 2TS1/3,
AS1,2TS1/3 t TS1
334AS1 [(t/TS1) (t/TS1)2],0 t TS1
344AS1 [(t/TS1) (t/TS1)2], 0 t TS1/2,
2AS1 (TS1 t)/TS1, TS1/2 t TS1
354AS1 [(t/TS1) (t/TS1)2],0 t TS1/2,
AS1 exp[ (t TS1/2)],TS1/2 t TS1, 6/TS1
63
Продолжение табл. П1.1
NS |
Аналитическое выражениеогибающей А1(t) |
36(20/3) AS1 {[4t/(5TS1)] (t/TS1)2}, 0 t TS1/2,AS1 sin( t/TS1), TS1/2 t TS1
37 |
2AS1 t/TS1, |
|
|
0 t TS1/2, |
|||||
4A [(t/T ) (t/T )2 |
],T /2 t T |
||||||||
|
|
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
38 |
4A |
|
(t/T )2, |
|
|
0 t T /2, |
|||
|
|
S1 |
S1 |
|
|
|
S1 |
||
|
|
4A [(t/T ) (t/T )2 |
],T /2 t T |
||||||
|
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
S1 |
S1 |
||
39 |
AS1 exp[ (t TS1/2)], |
0 t TS1/2, 4/TS1, |
|||||||
4A [(t/T ) (t/T )2 |
],T /2 t T |
||||||||
|
|
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
40 |
AS1 exp[ (t TS1/2)]sin(3 t/TS1),0 t TS1/2, 6/TS1, |
||||||||
4A [(t/T ) (t/T )2],T /2 t T |
|||||||||
|
|
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
41 |
AS1 [t (TS1/2)]/TS1, |
|
0 t TS1/2, |
||||||
4A [(t/T ) (t/T )2 |
],T /2 t T |
||||||||
|
|
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
42 |
AS1 sin[3 t/(2TS1)], |
|
|
0 t TS1/2, |
|||||
|
|
2/2) AS1 exp[ (t TS1/2)], TS1/2 t TS1, 4/TS1 |
|||||||
|
( |
||||||||
43 |
AS1 sin[3 t/(2TS1)], |
|
0 t TS1/2, |
||||||
A |
|
sin[3 (T |
t)/(2T |
)], T |
/2 t T |
||||
|
|
S1 |
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
S1 |
44(AS1/2) {1 sin[4 (t TS1/8)/TS1]}, 0 t TS1
45AS1 sin3( t/TS1), 0 t TS1
469AS1 sin2( t/TS1) exp( t), 0 t TS1, 6/TS1
471.62AS1 cos2[2 (t TS1/4)/TS1] exp[2 (t/TS1) 2)], 0 t TS1
48AS1 exp[ (t TS1/2)]sin(3 t/TS1),0 t TS1/2, 7/TS1,
2AS1 [(TS1 t)/TS1],TS1/2 t TS1
493AS1 t/TS1, 0 t TS1/3, 5/TS1,
1.17AS1 sin(2 t/TS1) exp[ (t TS1/3)],TS1/3 t TS1
64
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. П1.1 |
||
NS |
|
Аналитическое выражениеогибающей А1(t) |
||||||||||
50 |
3AS1 t/TS1, |
|
0 t TS1/3, |
|
||||||||
|
|
|
(TS1 |
t)/(2TS1), TS1/3 t TS1 |
|
|||||||
|
3AS1 |
|
||||||||||
51 |
(3/4) AS1 t/TS1, 0 t 2TS1/3, |
|
|
|||||||||
A |
|
|
sin[5 (t T |
)/(2T |
|
)], 2T /3 t T |
||||||
|
|
S1 |
|
|
S1 |
S1 |
|
S1 |
S1 |
|||
52 |
(4/3) AS1 t/TS1, |
0 t 3TS1/4, |
|
|
||||||||
4A (T t)/T ,3T /4 t T |
|
|
||||||||||
|
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
S1 |
|
S1 |
|
||
53 |
1.73AS1 [(TS1 t)/TS1] sin[ (TS1 t)/TS1], |
0 t TS1 |
||||||||||
|
3AS1 t/TS1, 0 t TS1/3, |
|
|
|
|
|||||||
54 |
|
|
|
|
|
|
|
TS1/3 t 2TS1/3, 2/TS1, |
||||
1.95AS1 exp( t), |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.52AS1 (1 exp[6 (t TS1)]), 2TS1/3 t TS1 |
|||||||||||
|
2.6AS1 t/TS1, 0 t TS1/3, |
|
|
|
|
|||||||
55 |
|
|
sin( t/TS1), TS1/3 t 2TS1/3, |
|
||||||||
AS1 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.6AS1 (TS1 t)/TS1, 2TS1/3 t TS1 |
|
||||||||||
|
1.16AS1 [1 exp( t)], 0 t TS1/3, 6/TS1, |
|||||||||||
56 |
|
|
, |
TS1/3 t 2TS1/3, |
|
|
|
|
||||
AS1 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.16AS1 (1 exp[ (t TS1)]), 2TS1/3 t TS1 |
|||||||||||
|
AS1 exp[ (t TS1/3)], 0 t TS1/3, 9/TS1, |
|||||||||||
57 |
|
|
, |
TS1/3 t 2TS1/3, |
|
|
|
|
||||
AS1 |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
exp[ (t 2TS1/3)], |
2TS1/3 t TS1 |
|
|||||||
|
AS1 |
|
||||||||||
|
(1/2) AS1 [1 exp( t)], |
0 t TS1/3, 15/TS1, |
||||||||||
58 |
|
|
|
|
|
t/TS1, TS1 |
/3 t 2TS1/3, |
|
||||
(3/2) AS1 |
|
|||||||||||
|
|
|
(1 exp[ (t TS1)]), 2TS1/3 t TS1 |
|
||||||||
|
AS1 |
|
||||||||||
|
(1/2) AS1 exp[ (t TS1/3)], 0 t TS1/3, 12/TS1, |
|||||||||||
59 |
|
|
|
|
|
t/TS1, |
|
TS1/3 t 2TS1/3, |
|
|||
(3/2) AS1 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
[(TS1 t)/TS1], |
2TS1/3 t TS1 |
|
||||||
|
3AS1 |
|
||||||||||
|
AS1 [1 exp( t)], |
0 t TS1/3, 15/TS1, |
||||||||||
60 |
|
|
|
|
|
[(TS1 t)/TS1], TS1/3 t 2TS1/3, |
||||||
(3/2) AS1 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2TS1/3 t TS1 |
|
|
(1/2) AS1 exp[ (t 2TS1/3)], |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. П1.1 |
NS |
|
Аналитическое выражениеогибающей А1(t) |
|||||||||
|
AS1 exp[ (t TS1/3)], |
0 t TS1/3, 12/TS1, |
|||||||||
61 |
|
|
, |
TS1/3 t 2TS1/3, |
|
|
|
||||
AS1 |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
[(TS1 t)/TS1], 2TS1/3 t TS1 |
|||||||
|
3AS1 |
||||||||||
|
AS1 sin(2 t/TS1), 0 t 3TS1/8, |
||||||||||
62 |
AS1/ |
|
|
2, 3TS1/8 t 5TS1/8, |
|
||||||
|
A |
|
|
sin(2 t/T |
), 5T |
|
/8 t T |
||||
|
|
S1 |
|
|
S1 |
S1 |
|
S1 |
|||
|
3.3AS1 t/TS1, 0 t TS1/6, |
|
|||||||||
63 |
|
|
sin[2 (t TS1/9)/(3TS1)], TS1/6 t 2TS1/3, |
||||||||
AS1 |
|||||||||||
|
|
|
(1 exp[ (t TS1)]), 2TS1/3 t TS1, 18/TS1 |
||||||||
|
AS1 |
||||||||||
|
(2/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) AS1 sin( t/TS1), 0 t TS1/3, |
||||||||
64 |
|
|
[(7/4) sin2( t/TS1)], TS1/3 t 2TS1/3, |
||||||||
AS1 |
|||||||||||
|
(2/ |
|
|
3) A |
sin( t/T |
), 2T |
/3 t T |
||||
|
|
|
|
|
|
S1 |
|
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
3AS1 t/TS1, 0 t TS1/4, |
|
|
||||||||
65 |
|
|
|
[(t/TS1) (t/TS1)2], TS1/4 t 3TS1/4, |
|||||||
4AS1 |
|||||||||||
|
3AS1 [(TS1 t)/TS1], 3TS1/4 t TS1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вне интервала [0, TS1] мгновенные значения приведенных в таблице сигналов равны нулю
66
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИМЕРНЫЙ ОБРАЗЕЦ БЛАНКА ЗАДАНИЯ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет" Радиотехнический факультет
Кафедра радиотехники
ЗАДАНИЕ на курсовую работу
по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»
Тема работы: «Усиление узкополосных сигналов».
Студент группы РТ-021 Ф.И.О. Иванов Иван Иванович
Общая формулировка задания. Выполнить анализ однокаскадного резонансного усилителя на транзисторе, предназначенного для усиления узкополосных ам-
плитудно-модулированных сигналов. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Индивидуальный вариант задания: |
Б |
1.0 |
15 |
20 |
0.3 |
10 |
3.0 |
0.4 |
||
тип транзистора биполярный; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
усиливаемый радиосигнал – S1(t)= A1(t) cos(2 f0 t), где f0 = ...... |
МГц; |
|||||||||
аналитическое выражение |
|
, |
...... t |
, |
|
|
||||
для огибающей амплитуд A1(t) |
|
|
||||||||
радиосигнала |
................... |
,........ |
...... t .. |
;.... |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
параметры огибающей – AS1 = ...... |
мВ, TS1 = ...... |
мc; |
|
|
|
|
|
в качестве границ ширины спектра взять частоты, на которых амплитуды
спектральных составляющих, по крайней мере, в ...... |
раз меньше амплитуды |
несущего колебания; |
|
минимальное значение пиковой амплитуды выходного напряжения в линейном
режиме работы усилителя AS2 = ...... |
В; |
|
пиковое значение огибающей в режиме нелинейного усиления – A S1 = ...... |
В. |
Объём работы и вопросы, подлежащие разработке:
1)Спектральный анализ усиливаемого радиоимпульса (расчет амплитудного и фазового спектров радиосигнала). Расчет эквивалентной полосы пропускания усилителя.
2)Выбор схемы усилителя и транзистора. Расчет режима работы транзистора по постоянной составляющей для обеспечения линейного режима работы.
3)Расчет параметров элементов схемы усилителя, в том числе резонансной нагрузки. АЧХ и ФЧХ линейного усилителя.
4)Определение формы напряжения на выходе усилителя: аналитически (интеграл Дюамеля применительно к прохождению комплексной огибающей радиосигнала через низкочастотный эквивалентусилителя); численно (спектральный метод анализа).
5)Применительно к сигналу той же формы, но с амплитудой A S1, предложить новую рабочую точку, обеспечивающую в нелинейном режиме максимально возможную пиковую амплитуду выходного сигналапри максимальном КПД усилителя.
6)Экспериментальная проверка основных результатов расчета методом имитаци-
онного моделирования в пакете Micro-Cap или Electronics Workbench.
7)Дополнительное исследование.
Содержаниеи сроки выполнения этапов:
Содержание |
П.1 объёма |
П.2-3объ- |
П.4объёма |
П.5 объёма |
П.6 объёма |
П.7 объёма |
Оформле- |
этапа |
работ |
ёма работ |
работ |
работ |
работ |
работ |
ниеРПЗ |
Срок выпол- |
28 неделя |
30 неделя |
32 неделя |
34 неделя |
36 неделя |
38неделя |
40 неделя |
нения этапа |
|
|
|
|
|
|
|
Срок защиты курсовой работы – 40 неделя.
Руководитель __________________________________________________________
Задание принял студент ________________ ________________ ________________
дата подпись И.О.Ф
67
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИМЕР РАСЧЕТА СПЕКТРАЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ СИГНАЛА НА ОСНОВЕ ТЕОРЕМ О СПЕКТРАХ
Пусть в соответствии с заданием на курсовую работу огибающая амплитуд радиосигнала А1(t) описывается аналитическим выражением
4AS1 t/TS1,0 t TS1/4,
A |
|
,T /4 t 3T |
|
/4, |
|
|
||
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
/4 t T , |
(П3.1) |
||
A1(t) 4A |
|
(T |
t)/T |
,3T |
||||
|
S1 |
S1 |
S1 |
|
S1 |
S1 |
|
|
0,t [0,TS1], |
|
|
|
|
где AS1, TS1 – пиковая амплитуда и длительность огибающей, которые соответствии с заданием равны AS1 =1 B, TS1 =1 мс. Огибающая амплитуд радиосигнала А1(t), определяемая выражением (П3.1), изображена на рис. П3.1.
А1(t),В
1.0
0.5
0 |
¼TS1 ¾TS1 TS1 t,мс |
0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25
Рис. П3.1. Огибающая амплитуд радиосигнала А1(t)
Для определения комплексной спектральной плотности такого трапецеидального сигнала вместо вычисления прямого преобразования Фурье от функции А1(t) целесообразно воспользоваться теоремами о спектрах.
Действительно, сигнал А1(t) может быть рассмотрен как результат интегрирования (с коэффициентом 4/TS1) показанной на рис. П3.2 совокупности s(t) двух прямоугольных импульсов
68
разной полярности. Тогда в соответствии с теоремой об интегрировании сигнала [1] искомая комплексная спектральная плотность GA1( ) определяется как
|
4G |
( ) |
|
4 |
|
|
|
GA1( ) |
S |
|
|
|
|
GS(0) ( ), |
(П3.2) |
j T |
|
T |
|||||
|
|
S1 |
|
S1 |
|
|
гдеGS(0)–площадь интегрируемого сигнала s (t). Из рис. П3.2 видно, что площадь сигнала s(t) равна нулю:GS(0)=0.
s(t),В
1.0s11(t)
|
|
¼TS1 |
¾TS1 |
TS1 t,мс |
|
0 |
0.25 |
0.50 0.75 |
1.00 1.25 |
s12(t)
–1.0
Рис. П3.2. Производная огибающей амплитуд
Известно, что комплексная спектральная плотность прямоугольного импульса rect(t/ ) (рис. П3.3) описывается простым выражением, содержащим функцию sinc: sinc( /2) [1].
1 |
rect(t/ ) |
||
|
|
||
|
0 |
|
t |
–½ |
½ |
Рис. П3.3. Импульс типа rect
Тогда спектральная плотность импульса s11(t) положительной полярности (см. рис. П3.2) амплитудой AS1 длительности ¼TS1, запаздывающего на время ⅛TS1 относительно на-
69
чала координат, согласно теоремам запаздывания и подобия [1] может быть определена как
GS11( ) AS1 |
|
TS1 |
|
TS1 |
|
|
TS1 |
|
||
|
|
sinc |
|
|
exp |
j |
|
. |
||
4 |
|
|
||||||||
|
|
|
8 |
|
|
8 |
|
Спектральная плотность импульса отрицательной полярности s12(t) (см. рис. П3.2), смещенного относительно t=0 на величину ⅞TS1, записывается по аналогии как
GS12 |
( ) AS |
TS1 |
|
TS1 |
|
|
j 7 |
TS1 |
|
|
|
sinc |
|
|
exp |
|
. |
||||
4 |
|
8 |
||||||||
|
|
|
8 |
|
|
|
|
Спектральная плотность сигнала s (t) есть сумма спектральных плотностей составляющих его импульсов:
GS( ) AS T4S sinc T8S1 exp j T8S1 exp j 7T8S1 ,
которая после несложных преобразований принимает вид
G |
( ) j 3A |
TS1 |
2 |
|
|
TS1 |
|
|
TS1 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
sinc |
|
|
|
|
sinc |
|
3 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
S |
|
S1 |
|
4 |
|
|
8 |
|
8 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(П3.3) |
||||||
|
|
|
TS1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
exp |
j |
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На основе полученного выражения с учетом формулы (П3.2) искомая комплексная спектральная плотность сигнала А1(t) как функция циклической частоты определяется следующим выражением
GA1 |
(f ) |
3AS1 TS1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
4 |
|
TS1 |
|
|
|
TS1 |
|
(П3.4) |
|
|
sinc |
|
f |
sinc |
|
3 f |
exp( j fT ). |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
4 |
|
|
4 |
|
S1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Спектральная плотность амплитуд рассматриваемого сигнала как модуль его комплексной спектральной плотности
70
GA1 |
(f ) |
3AS TS |
|
|
f |
TS |
|
3 f |
TS |
|
|||
|
|
sinc |
|
sinc |
|
|
(П3.5) |
||||||
4 |
4 |
4 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
изображена графически на рис. П3.4. Наиболее важные значения спектральной плотности амплитуд огибающей амплитуд радиосигнала приведены в табл. П3.1.
GA1(f), В/кГц
0.8
0.6
0.4
0.2
f, кГц
0
0 |
0.5 |
1.0 |
1.5 |
2.0 |
2.5 |
3.0 |
Рис. П3.4. Спектральная плотность амплитуд огибающей амплитуд радиосигнала А1(t)
Таблица П3.1–Значенияспектральнойплотности амплитуд огибающей амплитуд радиосигнала А1(t)
f, кГц |
0.00 |
0.50 |
1.00 |
1.33 |
1.84 |
2.67 |
3.09 |
GА1(f), В/кГц |
0.750 |
0.573 |
0.203 |
0.00 |
0.110 |
0.00 |
0.023 |
Спектр фаз огибающей амплитуд радиосигнала А1(t) как аргумент комплексной спектральной плотности описывается
выражением: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1( f ) fTS1 |
|
|
|
T |
|
|
|
T |
|
|
|
|
(П3.6) |
||
|
|
|
|
|
sinc |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
1 sign |
sinc |
f |
S1 |
3 f |
S1 |
|
|
, |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
4 |
|
|
4 |
|
|
|||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где sign(n) |
1,n 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1,n 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
АППРОКСИМАЦИЯ ВАХ НЕЛИНЕЙНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КУСОЧНО-ЛИНЕЙНОЙ ФУНКЦИЕЙ
При теоретическом анализе нелинейных радиотехнических цепей (усилителей, модуляторов, детекторов и др.), работающих в режиме большого сигнала (с отсечкой тока), возникает необходимость в аппроксимации ВАХ нелинейного сопротивления (диода, транзистора), на основе которого реализована цепь, кусочно-линейной функцией.
Рассмотрим численную реализацию методики аппроксимации ВАХ нелинейного сопротивления кусочно-линейной функцией с одним изломом:
i 0,u UН
S (u UН), u UН,
где UН – напряжение, соответствующее точке излома, S – крутизна характеристики на возрастающем участке. Задача аппроксимации будет решена, если удастся найти пару значений S, UН, обеспечивающую наилучшее совпадение истинной ВАХ элемента и аппроксимирующей функции. Критерием приближения является минимум среднеквадратической ошибки.
Для численного решения задачи требуется располагать значениями ВАХ нелинейного элемента: множеством значений воздействующего напряжения и соответствующих им значений токов. Такой массив данных может быть получен (в статическом режиме) экспериментальным путем или на основе имитационного моделирования в схемотехническом симуляторе, библиотека компонентов которого содержит модель рассматриваемого элемента.
Итак, пусть имеется массив данных о ВАХ нелинейного элемента: um и im, где m = 0…N, N – объем данных (число выбранных точек ВАХ). Тогда алгоритм решения задачи аппрок-
72
симации, описанный в [10], может быть математически формализован следующим образом:
1) полагая, что напряжение излома UН последовательно принадлежит интервалу от uM–1 до uM (M = 1,2...), выполнить в каждом таком случае линейную аппроксимацию характеристикидлявсех контрольных точек, удовлетворяющих неравенству um uM; оптимальные параметры такой линейной аппроксимации могут быть рассчитаны по приведенным ниже формулам:
um im (1/K) um im
S= |
m M |
m M |
m M |
|
|
2 |
|
2 |
|||
|
um (1/K) um |
||
|
m M |
m M |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
, UH |
|
|
um |
|
im |
, |
|
|
|
||||||
|
K m M |
S m M |
|
|
где K – число учитываемых контрольных точек (удовлетворяющих условию um uM);
2) оставить для дальнейшего рассмотрения лишь те варианты, для которых расчетное значение UН оказалось соответствующим сделанному предположению, и рассчитать для каждого из них величину среднеквадратической ошибки приближения по формуле:
|
[im S (um UH)]2 |
im2 . |
|
um uн |
um uн |
3) из всех рассмотренных в предыдущем пункте вариантов выбрать один – с наименьшим значением итоговой погрешности .
Решим задачу аппроксимации статической проходной ВАХ транзистора 2N3904, включенного по схеме с общим эмиттером. Пусть дополнительно в цепь эмиттера транзистора включеносопротивлениеобратнойсвязи.На рис.П4.1показана схема измеренияпроходнойВАХрассматриваемого транзистора, реализованная в симуляторе Electronics Workbench. Источник V1 обеспечивает подачу на базу входного постоянного напряжения, источник V2 – питание коллекторной цепи. В цепи
73
|
|
–100 V/V |
|
|
|
K |
5 |
|
|
0.01Ohm |
|
|
2N3904 |
|
|
V1 |
100Ohm |
V2 |
|
1.5V |
12V |
|
|
|
|
Рис. П.4.1. Схема измерения проходной ВАХ транзистора в симуляторе Electronics Workbench
коллектора имеется малое по величине сопротивление, напряжение с которого снимается и подается на вход усилителя "K". Коэффициент усиления последнего подобран так, чтобы значение напряжения на его выходе с точностью до размерности совпало со значением тока коллектора. В ноде 5, таким образом, величина напряжения численно равна величине постоянного коллекторного тока.
В целях автоматизации процесса снятия проходной ВАХ достаточно активировать команду "Parameter Sweep..." меню "Analysis". При ее выполнении в соответствии с параметрами, указанными на рис.П4.2,а напряжение источника V1 автоматически изменяется от 0.3 до 1.2 В с шагом 0.001 В; при этом каждый раз производится измерение постоянного напряжения в ноде 5. Результат выполнения команды выводится в окне, показанном на рис. П4.2,б. Для сохранения результатов моделирования достаточно нажать кнопку "Save As" панели окна "Analysis Graphs". Симулятор автоматически формирует файл (в ASCII-кодах) с расширением "txt", содержащий текстовый комментарий и числовые данные в двух столбцах. В первом столбце приводятся значения варьируемой величины (входного напряжения), во втором указываются значения напряжения (в данном случае – выходного тока) в заданной ноде. Создан-
74
ParameterSweep |
|
|
|
Sourse1 |
|
|
Simulate |
Component |
V1 |
|
|
|
Accept |
||
Parameter |
Voltage |
|
|
|
|
||
Analysis |
|
|
Cancel |
|
|
|
|
Start value |
|
0.3 |
V |
End value |
|
1.5 |
V |
Sweep type |
|
Linear |
|
Increment step size |
0.001 |
V |
|
Output node |
|
5 |
|
Sweep for |
|
|
|
DC Operating Point |
Set transient options |
||
Transient Analysis |
|
||
AC Frequency Analysis |
Set AC options |
AnalysisGraphs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Parameter |
|
|
|
|
|
5m |
|
|
|
|
4m |
|
|
|
(V) |
3m |
|
|
|
Voltage |
2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1m |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
300.0m |
600.0m |
900.0m |
1.2 |
|
|
V1 Voltage (V) |
|
а б
Рис. П4.2. Иллюстрация к автоматизации процесса снятия проходной ВАХ транзистора в симуляторе Workbench
ный симулятором файл следует открыть, удалить текстовый комментарий (первые пять и последние три строки файла) и сохранить вновь как текстовый файл с расширением "prn".
На основе представленных выше аналитических соотношений разработана программа в системе компьютерной математики MathCAD (рис. П4.3). Для проведения численной аппроксимации достаточно создать файл с указанной программой, сохранить его в ту же папку, что и текстовый файл с результатами моделирования ВАХ и произвести расчет.
Искомые значения напряжения излома ВАХ (UН) и крутизны наклонного луча(S)выводятся программой на экран как "Unn"и "Sn". Из рис.П4.3 видно, что значения UН,S, обеспечивающие наилучшее совпадение ВАХ транзистора, показанной на рис.П4.2,б, и аппроксимирующей функции, составляют 644 мВ и 8.69 мА/В соответственно. Если постоянное напряжение смещения, обеспечивающее положение рабочей точки на проходной ВАХ транзистора, равно UБ0 =0.5В, а на базу транзис-
75
Matrix: READPRN("Res.prn") u: Matrix 0 i: Matrix 1
N: rows(u) |
|
|
|
j: 0,2..N 3 |
|||||||||||||
|
N 1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
N 1 |
|
N 1 |
||||||
|
um im |
|
|
um im |
|||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||
Sj: |
m j |
|
|
|
|
N j m j |
|
m j |
|||||||||
N 1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
N 1 |
|
|
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
(u |
|
2 |
|
|
|
|
|
u |
|
|
|||||
|
m |
) |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
m |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
m j |
|
|
|
|
|
|
N j m j |
|
|
|
||||||
|
|
1 |
|
N 1 |
|
|
|
1 |
|
|
N 1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Un |
: |
|
|
|
|
u |
|
|
|
|
i |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
j |
|
N j |
|
|
m |
|
|
|
|
m |
|||||||
|
|
|
m j |
|
|
|
Sj m j |
|
|
||||||||
|
N 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
j: [im Sj (um Unj)]2 (im)2
m j m 0
n: |
max( ) |
|
||
|
for j 0,2..N 3 |
|||
|
|
|
n j if j |
|
|
|
|
||
|
n |
|
j if |
j |
|
|
|
Sn 8.69 10 3 |
|
Unn 0.644 |
Рис. П4.3. Программа поиска оптимальных параметров аппроксимации ВАХ
тора подано гармоническое колебание амплитудой UБ =0.25 В, то угол отсечки тока будет равен 55 . При таких условиях амплитуда первой гармоники IK1 коллекторного тока составит
8.690.25 1(55 ) 340 мкА. Данный результат на18%лучше результата 450 мкА, полученного непосредственно по ВАХ графическим методом трех ординат.
76
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ СПЕКТРА ОТКЛИКА НЕЛИНЕЙНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Как известно, при воздействии напряжения негармонической формы на нелинейное сопротивление спектр отклика (тока) чрезвычайно богат и содержит помимо гармоник с частотами, кратными частотам воздействия, бесконечное число комбинационных составляющих. Аналитический расчет спектра тока крайне усложняется при обогащении спектрального состава воздействующего напряжения и учетом истинной формы ВАХ сопротивления, которая в пределах рабочего участка не может быть точно описана простыми аппроксимациями (полиномиальной или полигональной). В большинстве практически важных случаев численный расчет является единственно возможным способом изучения спектра тока.
На рис. П5.1 приведена программа для численного расчета спектра тока нелинейного сопротивления, реализованная в системе компьютерной математики MathCAD. Программа позволяет производить расчет при сколь угодно сложном воздействии и ВАХ любой (произвольной) формы. Исходными данными для расчета являются:
1)значения напряжений um и соответствующих им токов im в конечной совокупности точек (m = 0…N) ВАХ нелинейного сопротивления; данные считываются из текстового файла, имеющего структуру, подобную описанной в прил. 4; методика получения массива данных о ВАХ имитационным моделированием в симуляторе Electronics Workbench (на примере транзистора) изложена в прил. 4;
2)аналитическое выражение воздействующего на нели-
нейное сопротивление напряжения u (t), представляющего собой сумму постоянного напряжения смещения и меняющегося
77