|
|
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ12 Екатеринбург 2000 УДК 621.372.061
Составитель Т. М. Лысенко Научный редактор проф., д-р техн. наук Л. Г. Доросинский
АНАЛИЗ ЛИНЕЙНОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ЦЕПИ: Методические указания к курсовой работе по дисциплине “Основы теории радиотехнических сигналов и цепей” /Т.М. Лысенко. Екатеринбург: Изд-во УГТУ, 1997.
Приводятся варианты заданий на курсовую работу по дисциплине “Основы теории радиотехнических сигналов и цепей”. Приводятся краткие методические указания по выполнению задания. Излагаются требования к структуре и содержанию расчетно-пояснительной записки. Приводятся общие правила оформления пояснительной записки в соответствии с действующими государственными стандартами и стандартом предприятия.
Библиогр.: 14 назв. Рис. 7. Табл.3. Прил.4.
АНАЛИЗ ЛИНЕЙНОЙ СТАЦИОНАРНОЙ ЦЕПИ
Составитель Лысенко Тамара Михайловна Редактор Н.П. Кубыщенко
Подписано в печать 01.12.97 Формат 60*84 1/16 Бумага типографская Плоская печать Усл. п. л. 1,39 Уч. – изд. л. 1,33 Тираж 100 Заказ 238 Цена “С” Издательство УГТУ 620002, Екатеринбург, Мира, 19 Ризография УМЦ - УГТУ. 620002, Екатеринбург, Мира, 17
© Уральский государственный технический университет, 1997
ВВЕДЕНИЕ
Теория линейных электрических цепей является важнейшей составной частью дисциплины «Основы теории радиотехнических сигналов и цепей», в которой рассматриваются современные методы анализа и синтеза линейных радиотехнических устройств различного назначения, требующие знания обширного математического аппарата и применения вычислительной техники. При этом особое внимание уделяется сущности процессов в цепи и фундаментальным понятиям, важным для изучения любых линейных систем. Именно в этом разделе курса вводится множество новых понятий и определений, каждое из которых является достаточно простым, но освоение и применение которых в совокупности представляет собой сложную задачу. Теория линейных цепей образует фундамент, на котором базируется вся профессиональная творческая деятельность радиоинженера. Залогом успеха в этой деятельности является хорошее усвоение аппарата анализа радиотехнических цепей и умение применять его для решения практических задач. Можно с уверенностью утверждать, что без глубокого усвоения этого аппарата невозможно ни дальнейшее обучение в университете, ни успешная работа по специальности. Целью настоящей курсовой работы является систематизация и закрепление знаний студента в области теоретической радиотехники, привитие практических навыков расчета и анализа характеристик радиотехнических сигналов и цепей. Анализируемая схема, вид входного сигнала и их параметры выбираются каждым студентом самостоятельно в соответствии с номером варианта и подварианта. При выполнении курсовой работы рекомендуется использовать учебники и учебные пособия [1-11]. Оформление расчетно-пояснительной записки, ее структура и содержание должны отвечать требованиям, изложенным в приложении к настоящим методическим указаниям. Следует подчеркнуть, что курсовая работа должна быть выполнена в срок, предусмотренный учебным планом.
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 1.1. Выбор варианта и построение схемы цепи
Общая схема электрической цепи приведена на рис.1. Необходимо выбрать в соответствии с вариантом задания на курсовую работу схему исследуемой цепи и значения ее параметров. Конкретная исследуемая схема изображается на основе общей схемы с учетом двузначного кода, приведенного в табл. 1.
¨ Вариант А выполняют студенты, номер зачетной книжки которых оканчивается на цифры 0, 1, 2, 3 (n = 0, 1, 2, 3). ¨ Вариант Б выполняют студенты, номер зачетной книжки которых оканчивается на цифры 4, 5, 6 (n = 4, 5, 6). ¨ Вариант В выполняют студенты, номер зачетной книжки которых оканчивается на цифры 7, 8, 9 (n = 7, 8, 9).
В каждом варианте номер подварианта совпадает с предпоследней цифрой номера зачетной книжки (m).
Первая цифра кода указывает номер ветви с ёмкостью, а вторая - номер ветви, которая удаляется из схемы. В остальные ветви включаются сопротивления. Значения параметров элементов цепи вычисляются по формулам:
R k = m*n*k, Ом, C = m + n, мкФ,
где k - номер ветви, m - предпоследняя цифра, n - последняя цифра номера зачетной книжки. Если m или n равны нулю, то при расчёте параметров элементов их следует увеличить на единицу. Коэффициент усиления операционного усилителя (ОУ) является в каждом варианте изменяемым параметром и принимает два значения: m 1 = 10; m 2 = 100; Таблица 1
Рис.1. Общая схема цепи
Рис.2. Входной импульс
Задание
1. Найти операторный коэффициент передачи цепи по напряжению и записать его в виде отношения двух полиномов Составить таблицу значений коэффициентов полиномов для двух значений m (m 1 и m 2). 2. Записать комплексную частотную характеристику цепи K (j w) и соответствующие ей амплитудно-частотную K (w) и фазочастотную j (w) характеристики. 3. По найденным аналитическим выражениям рассчитать и построить графики частотных характеристик цепи для двух значений коэффициента усиления m 1и m 2 . 4. Определить переходную h(t) и импульсную g(t) характеристики цепи.
5. Рассчитать и построить графики этих характеристик для двух значений изменяемого параметра m 1и m 2. Рассчитать соответствующие постоянные времени t 1 и t 2 цепи. (Постоянная времени цепи, в данном случае, равна модулю обратной величины полюса передаточной функции). Временные характеристики построить, используя точки:
Частотные характеристики построить, используя точки
6. Временной метод анализа. Используя найденные выше временные характеристики цепи и интеграл наложения, найти реакцию цепи на импульс, изображенный на рис. 2. Параметры входного импульсного сигнала: 7. Рассчитать и построить импульс на выходе цепи для двух значений коэффициента усиления операционного усилителя. Графики входного и выходных сигналов совместить на одном рисунке или построить синхронно (друг под другом). 8. Увеличить длительность входного импульса в 10 раз. Построить графики входного и выходного сигнала при m = m 1.при m = m 2. 9. На основе анализа графиков трёх выходных сигналов сделать вывод о виде цепи (пропорционально - дифференцирующая или пропорционально - интегрирующая). Выделить случай, в котором операция, выполняемая цепью, наиболее близка к идеальному варианту преобразования входного сигнала. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ В последние годы многие задачи синтеза электрических цепей с заданными свойствами решаются с использованием интегральных усилителей широкого применения, получивших название операционных усилителей (ОУ). Схемное изображение типового операционного усилителя приведено на рис.3. Усилитель имеет два входа (инвертирующий (-) и не инвертирующий (+)), и один выход, содержит то или иное число транзисторов (до 30) и резисторов и получает питание от источников постоянного напряжения. На схеме усилителя источники питания ОУ обычно не показываются. Входное сопротивление операционного усилителя весьма велико (на практике десятки и сотни килоом). Выходное сопротивление достаточно мало (десятки ом). Поэтому приближенно операционный усилитель можно рассматривать как источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН). Современные ОУ имеют коэффициенты усиления m » 104 ¸ 105. Простейшая схема замещения идеального ОУ приведена на рис.4. В неё входит зависимый источник напряжения типа ИНУН, подсоединенный к выходным зажимам усилителя. Его напряжение пропорционально разности напряжений Uвх1 и Uвх2 , подведенных к входным зажимам усилителя. Другая более полная схема замещения ОУ показана на рис.5. В неё введены резистивные сопротивления, имитирующие конечное входное Rвх и выходное Rвых сопротивления усилителя. Частотный диапазон усиливаемых частот начинается со сколь угодно низких частот и ограничивается сверху емкостями паразитного характера. Последние имеются в любом реальном усилителе и вводятся в более полную схему замещения операционного усилителя. Рассмотрим пример определения операторной передаточной функции цепи с операционным усилителем, основанный на применении метода узловых напряжений. На первом этапе строится операторная схема замещения цепи при нулевых начальных условиях. Каждый операционный усилитель в исходной схеме заменяется его схемой замещения, в самом простом варианте используется схема, изображенная на рис. 4. К входным зажимам цепи подключается независимый источник напряжения U1(p). Все идеализированные пассивные элементы цепи заменяются их операторными схемами замещения [2,4,10]. Далее составляется система уравнений по методу узловых напряжений в операторной форме. В результате решения системы находится операторный коэффициент передачи цепи по напряжению К(p). В качестве примера рассмотрим цепь, изображенную на рис. 6, и найдем операторный коэффициент передачи цепи по напряжению. Перерисуем схему с учетом обозначения ИНУН и к входу цепи подключим независимый источник напряжения (рис. 7). Обозначим узловые напряжения в схеме замещения, как U10, U20 ,U30 ,U40. Так как к узлам 1 и 2 подключены источники, равные соответственно U10 и mU40, то узловые уравнения составляются только для узлов 3 и 4:
Выразим из второго уравнения системы
подставим его в первое и учтем, что
В результате получим первое уравнение в следующем виде:
Отсюда легко получается операторный коэффициент передачи цепи по напряжению
Подставим в данную формулу выражения для Yi j и, заменив p на jw, получим комплексный коэффициент передачи цепи по напряжению
Соответствующие амплитудно-частотная K (w) и фазочастотная j (w) характеристики выражаются формулами:
Далее по найденным аналитическим выражениям можно рассчитать и построить графики частотных характеристик цепи для двух значений коэффициента усиления операционного усилителя m 1и m 2 .
Рис.3. Схема операционного усилителя
Рис.4. Схема замещения операционного усилителя
Рис.5. Схема замещения ОУ с учетом сопротивлений
Рис.6. Схема цепи с ОУ
Рис.7. Схема замещения цепи
ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ Курсовой проект (курсовая работа) являются учебными документами, выполненными студентами по учебному плану на промежуточном этапе изучения дисциплины. Одной из стадий в непрерывной многоэтапной подготовке студентов, в том числе по изучению основ стандартизации и метрологии, является применение стандарта предприятия УГТУ-УПИ 1-96 «Общие требования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ)» [12]. Из этого документа следует, что в состав курсового проекта в общем случае входят текстовые и графические документы, а также наглядные пособия. К текстовым документам относятся расчетно-пояснительная записка, спецификация, программная документация. К графическим документам относятся чертежи и схемы, а также диаграммы, графики, таблицы, рисунки, формулы, выполненные как наглядные пособия для публичной защиты курсового проекта. К наглядным пособиям относятся модели, макеты устройств, компьютерные демонстрационные "ролики" и т.п. Для обозначения текстовых и графических документов проекта согласно ГОСТ 2.201-80 и СТП УГТУ-УПИ 1-96 устанавливается следующая структура: 200700 000 000 014 ПЗ Здесь первый шестизначный код - это номер специальности, по которой выполняется курсовой проект. В данном случае указан код специальности “Радиотехника”. Следующий за ним шестизначный код - это код классификационной характеристики темы проекта по Классификатору ЕСКД. В данном случае записаны нули, так как тема настоящей работы не имеет кода классификационной характеристики. Далее следует порядковый регистрационный номер курсовой работы. Здесь после нуля записываются две последние цифры номера зачетной книжки студента. Двухзначный буквенный код - это шифр вида документа. В данном случае указан код пояснительной записки (ПЗ). Содержание пояснительной записки В пояснительной записке (ПЗ) объемом 20-40 страниц рукописного или 15-35 страниц машинописного текста, включая необходимые иллюстрирующие материалы (чертежи, схемы, диаграммы, графики, рисунки), студент должен в краткой и ясной форме грамотно изложить идеи и существо проекта, привести результаты теоретических расчетов и экспериментальных исследований, сделать конкретные выводы. При написании записки студент обязан давать ссылки на автора и источник, откуда он заимствует материал или отдельные результаты. В тексте пояснительной записки недопустимыми являются орфографические и синтаксические ошибки и описки, небрежное оформление рисунков, таблиц, схем. Расчетно-пояснительная записка курсового проекта должна содержать следующие структурные части: · титульный лист · задание на проектирование · содержание · условные обозначения, символы и сокращения · введение · основную часть · заключение · библиографический список · приложение
В табл. 2 показана структура и последовательность размещения материала пояснительной записки курсового проекта, краткое содержание каждой структурной части и рекомендуемый объем в страницах рукописного текста. Таблица 2
Оформление пояснительной записки
Пояснительная записка является основным текстовым документом курсового проекта и оформляется в соответствии с требованиями, установленными ГОСТ 2.105-79, ГОСТ 2.106-68 и стандартом предприятия. Ниже излагаются основные требования к оформлению текста, формул, таблиц и рисунков [11-13]. Оформление разделов В пояснительной записке должен быть соблюден порядок следования перечисленных выше структурных частей и указано их наименование. Структурные части ПЗ начинают с нового листа. Заголовки их не нумеруются, пишутся прописными буквами симметрично границам текста, например: ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ 
12 Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
,
.
.
