- •Задание 2 Моделирование электрических цепей
- •2.1.1. Проверка одного из уравнений состояния цепи
- •Контрольные вопросы
- •Задание 2 Моделирование электрической цепи
- •2.1. Моделирование цепи. Измерение действующих значений напряжений (токов)
- •2.2. Измерение комплексных амплитуд напряжений (комплексных амплитуд токов). Проверка закона Кирхгофа в комплексной форме
- •2.3. Наблюдение мгновенных значений гармонических сигналов
- •Контрольные вопросы
- •Задание 2 Моделирование цепи и измерение частотных характеристик
- •Контрольные вопросы
- •1.1. Спектральное представление входного сигнала
- •1.2. Приближённая аналитическая оценка выходного сигнала
- •1.3. Расчёт сигнала на выходе цепи спектральным методом
- •Задание 2 Моделирование цепи при воздействии периодического несинусоидального сигнала. Наблюдение входного и выходного сигналов и их спектров
- •Контрольные вопросы
- •1.1. Аналитический расчёт реакции цепи по упрощенным схемам и приближённые оценки параметров характеристик
- •1.2. Численный расчёт цепи операторным методом
- •Задание 2 Моделирование цепи при воздействии импульсного сигнала
- •Контрольные вопросы
- •Задание 2 Моделирование переходных процессов в цепи с отрезками длинных линий
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Задание 2 Моделирование цепи и измерение частотных характеристик
2.1. Смоделируйте заданную цепь с помощью программы Electronics Workbench и постройте графики АЧХ и ФЧХ цепи.
2.2. Значения АЧХ и ФЧХ на характерных частотах (в нуле, на бесконечности и на частотах параллельного и последовательного резонансов) полученные в результате моделирования и расчётов по точным и приближённым формулам занесите в таблицу. Определите по результатам моделирования полосу пропускания цепи, и также занесите её в таблицу вместе с результатами расчётов. Сделайте выводы по результатам сравнения и результатам проделанной работы.
Контрольные вопросы
1. Как определяются напряжения на элементах последовательного колебательного контура при резонансе? Как они связаны с добротностью контура?
2. Частотные характеристики (резонансные кривые) последовательного колебательного контура.
3. Векторная диаграмма для последовательного колебательного контура на различных частотах (f < fp, f = fp, f > fp).
4. Как изменяется напряжение на элементах последовательного колебательного контура при изменении индуктивности или емкости контура? Частота и амплитуда входного гармонического сигнала при этом не изменяются.
5. Как влияют сопротивления, подключаемые параллельно ёмкости или индуктивности последовательного контура на его добротность и полосу пропускания цепи?
6. Решите следующую задачу. По известным показаниям приборов (на рис. 3.1а и 3.1б Uд1 = 10 В, Uд2 = 9,5 В) на резонансной частоте определите добротность контура. Примечание: резонансная частота определяется как частота, на которой реактивная составляющая входного сопротивления цепи равна нулю.
а) б)
Рис. 3.1. Последовательный колебательный контур с подключёнными вольтметрами: а) контур с активным сопротивлением включенным последовательно, б) контур с параллельным активным сопротивлением.
7. Явление резонанса в параллельных колебательных контурах. Приближённый расчёт токов и напряжений на элементах контура при резонансе.
8. Частотные характеристики параллельных колебательных контуров. Особенности частотных характеристик контуров второго и третьего вида. Как с помощью векторной диаграммы объяснить вид ФЧХ цепи с контуром?
9. Как изменяются амплитуды токов (I0(f), I1(f), I2(f)) в ветвях схемы на рис. 3.2 при изменении частоты источника гармонического сигнала (0 < f < )?
Рис. 3.2. Схема контура к вопросу 9.
10. Как подсчитывается полоса пропускания цепи с параллельным колебательным контуром?
11. Как по известным показаниям амперметров в схеме на рис. 3.3 (Iд1 = 10 мА, Iд2 = 100 мА, Iд3 = 10 А) определить добротность контура?
Рис. 3.3. Схема к вопросу 11.
12. Приведите приближённые формулы для расчёта цепей с колебательными контурами вблизи резонансной частоты. Объясните, какие допущения сделаны при выводе этих формул.
13. Как влияет сопротивление нагрузки и сопротивление источника на форму резонансной кривой и полосу пропускания цепи?
14. Рассчитайте мгновенные значения токов во всех ветвях и мгновенные значения напряжений на всех элементах цепи на частоте параллельного резонанса. ЭДС источника e(t) = 20cospt.
Рис. 3.4. Схема к вопросу 14.
Литература
1. Атабеков Г.И. Основы теории цепей. Энергия. М. 1969 г..
2. Попов В.П. Основы теории цепей. Высшая школа. М. 2000 г.
Лабораторная работа 4
Спектры сигналов и спектральный метод анализа электрических цепей. Воздействие периодического сигнала на резонансную цепь
Цель работы: познакомится со спектрами периодических и непериодических сигналов и изучить спектральный метод анализа электрических цепей.
Задание 1
Расчёт реакции цепи на периодический сигнал спектральным методом