Теория электрических цепей (63253)

Посмотреть архив целиком

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики.


Межрегиональный центр переподготовки специалистов





ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Теория электрических цепей»

Вариант № 10




Выполнил:

студент группы












2009


Билет № 10 по курсу ТЭЦ


  1. Расчет реакции цепи на воздействие произвольной формы. Импульсная характеристика цепи. Интеграл наложения.


Ответ:

В основе временного метода лежит понятие переходной и им­пульсной характеристик цепи. Переходной характеристикой цепи называют реакцию цепи на воздействие в форме единичной функции. Обозначается переходная характеристика цепи g(t). Импульсной характеристикой цепи называют реакцию цепи на воз­действие единичной импульсной функции (d-функции). Обо­значается импульсная характеристика h(t). Причем, g(t) и h(t) определяются при нулевых начальных условиях в цепи. В зави­симости от типа реакции и типа воздействия (ток или напряжение) переходные и импульсные характеристики могут быть безразмер­ными величинами, либо имеют размерность А/В или В/А.

Использование понятий переходной и импульсной характери­стик цепи позволяет свести расчет реакции цепи от действия непе­риодического сигнала произвольной формы к определению реакции цепи на простейшее воздействие типа единичной 1(t) или импульс­ной функции d(t), с помощью которых аппроксимируется исходный сигнал. При этом результирующая реакция линейной цепи нахо­дится (с использованием принципа наложения) как сумма реакций цепи на элементарные воздействия 1(t) или d(t).

Между переходной g(t) и импульсной h(t) характеристиками линейной пассивной цепи существует определенная связь. Ее можно установить, если представить единичную импульсную функцию через предельный переход разности двух единичных функций вели­чины 1/t, сдвинутых друг относительно друга на время t :



т. е. единичная импульсная функция рав­на производной единичной функции. Так как рассматриваемая цепь предполагается линейной, то соотношение сохраня­ется и для импульсных и переходных реак­ций цепи



т. е. импульсная характеристика является производной от переход­ной характеристики цепи.

Уравнение (8.2) справедливо для случая, когда g(0) = 0 (нуле­вые начальны е условия для цепи). Если же g(0) ¹ 0, то предста­вив g(t) в виде g(t) = , где  = 0, получим уравнение связи для этого случая:



Для нахождения переходных и им­пуль­сных характеристик цепи можно использо­вать как классический, так и операторный методы. Сущность классического метода сос­то­ит в определении временной реакции цепи (в форме напряжения или тока в отдельных ветвях цепи) на воздействие единичной 1(t) или импульсной d(t) функ­ции. Обычно классическим методом удобно определять переходную характеристику g(t), а импульсную характеристику h(t) находить с помощью уравнений связи (8.2), (8.3) или операторным мето­дом.

При нахождении реакции цепи с помощью интеграла наложе­ния используется импульсная характеристика цепи h(t). Для по­лучения общего выражения интеграла наложения аппроксимируем входной сигнал f1(t) с помощью системы единичных импульсов длительности dt, амплитуды f1(t) и площади f1(t)dt (рис. 8.5). Выходная реакция цепи на каждый из единичных импульсов



Используя принцип наложения, нетрудно

получить суммарную реакцию цепи на систему единичных импульсов:



Интеграл (8.12) носит название интеграла наложения*. Между интегралами наложения и Дюамеля существует простая связь, определяемая связью (8.3) между импульсной h(t) и переход­ной g(t) характеристиками цепи. Подставив, например, значе­ние h(t) из (8.3) в формулу (8.12) с учетом фильтрующего свой­ства d-функции (7.23), получим интеграл Дюамеля в форме (8.11).

Пример. На вход RС-цепи подается скачок напряжения U1. Оп­ределить реакцию цепи на выходе с использованием интегралов наложения (8.12) и Дюамеля (8.11).

Импульсная характеристика данной цепи равна (см. табл. 8.1): hu(t) = = (1/RC)et/RC. Тогда, подставляя hu(t – t) = (1/RC)e–(tt)/RC в формулу (8.12), по­лучаем:



Аналогично результат получаем при использовании переходной функции данной цепи и интеграла Дюамеля (8.11):



Если начало воздействия не совпадает с началом отсчета вре­мени, то интеграл (8.12) принимает вид



Интегралы наложения (8.12) и (8.13) представляют собой свертку входного сигнала с импульсной характеристикой цепи и широко применяются в теории электрических цепей и теории пере­дачи сигналов. Ее физический смысл заключается в том, что вход ной сигнал f1(t) как бы взвешивается с помощью функции h(tt): чем медленнее убывает со временем h(t), тем большее влияние на выходной сигнал оказывает более удаленные от момента наблю­дения значение входного воздействия.

На рис. 8.6, а показан сигнал f1(t) и импульсная характери­стика h(tt), являющаяся зеркальным отображением h(t), а на рис. 8.6, б приведена свертка сигнала f1(t) с функцией h(tt) (за­штрихованная часть), численно равная реакции цепи в момент t.

Из рис. 8.6 видно, что отклик на выходе цепи не может быть короче суммарной длительности сигнала t1 и импульсной харак­теристики th. Таким образом, для того чтобы выходной сигнал не искажался импульсная характеристика цепи должна стремиться к d-функции.

Очевидно также, что в физически реализуемой цепи реакция не может возникнуть раньше воздействия. А это означает, что им­пульсная характеристика физически реализуемой цепи должна удовлетворять условию



Для физически реализуемой устойчивой цепи кроме того должно выполняться условие абсолютной интегрируемости импульсной характеристики:



Если входное воздействие имеет сложную форму или задается графически, то для вычисления реакции цепи вместо интеграла свертки (8.12) применяют графоаналитические способы.


2. Задача


Дано:



В, Ом, мкФ.

Получить формулу и построить график .


Решение:


а)


б)


в)


По законам коммутации:




3. Задача


Дано: схема автогенератора и график колебательной характеристики



мкГн; нФ; мкГн; кОм.

.


1. Рассчитать крутизну характеристики транзистора, при которой наступит самовозбуждение автогенератора.

2. Рассчитать частоту генерации

3. Рассчитать амплитуду стационарного напряжения на затворе–стоке транзистора для мА/В.

Решение:


- дифференциальная крутизна

ВАХ транзистора

- коэффициент затухания

Самовозбуждение происходит при крутизне, определяемой выражением

на частоте генерации

На частоте генерации


Случайные файлы

Файл
16146-1.rtf
118388.rtf
169200.rtf
89624.rtf
138764.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.