Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ:  Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия ЭкологияТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву 
Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Імені михайла остроградськогоСтр 1 из 6Следующая ⇒
ІМЕНІ МИХАЙЛА ОСТРОГРАДСЬКОГО
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ЩОДО РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНИХ ЗАВДАНЬ З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ «ОСНОВИ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ» ДЛЯ СТУДЕНТІВ ДЕННОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ ЗА НАПРЯМАМИ: 6.050903 – «ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЇ», 6.050902 – «РАДІОЕЛЕКТРОННІ АПАРАТИ»
КРЕМЕНЧУК 2016 Методичні вказівки щодо розрахунково-графічних завданьз навчальної дисципліни «Основи радіоелектроніки» для студентів денної форми навчання за напрямами: 6.050903 – «Телекомунікації», 6.050902 – «Радіоелектронні апарати»
Укладачі: к.т.н., доц. В. О. Мосьпан к.т.н., доц. О. О. Юрко
Рецензент к.т.н., доц. Д. В. Кухаренко
Кафедра електронних апаратів
Затверджено методичною радою Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського Протокол № ___ від “___” ____________ 2016 року Голова методичної ради проф. В. В. Костін
ЗМІСТ
Вступ………………………………………………………………………………… 4 1 Перелік розрахунково-графічних завдань …………………………………… 5 Завдання № 1 Еквівалентні перетворення електричних кіл……………… 5 Завдання № 2 Графи електричних кіл. Метод законів Кірхгофа ……… 12 Завдання № 3 Розрахунки кіл методом вузлових напруг……………… 17 Завдання № 4 Розрахунки кіл методом накладання…………………… 22 Завдання № 5 Розрахунки кіл методом комплексних амплітуд під дією неперіодичних сигналів…………………………………………………… 24 Завдання № 6 Перехідні процеси в колах з двома реактивними елементами………………………………………………………………… 33 Завдання № 7 Операторний метод розрахунку перехідних процесів…… 43 2 Рекомендації щодо оформлення завдань …………………………………… 51 Список літератури ……………………………………………………………… 52 Додаток А Зразок оформлення титульної сторінки розрахунково-графічного завдання …………………………………………………………………………… 53 Додаток Б Розкладання табличних функцій до ряду Фур’є ………………… 54 Додаток В Використання програми Mathcad ………………………………… 55
ВСТУП
«Основи радіоелектроніки» є головною у фундаментальному блоці дисциплін, що забезпечують підготовку спеціалістів з розроблення та експлуатації пристроїв, приладів та апаратів різних технічних систем, зокрема інформаційних, енергетичних, телекомунікаційних і т. д.
Мета та завдання графічних робіт – вивчення загальних принципів побудови, структури та методів аналізу електронних кіл, на підставі яких будуються пристрої передачі та перетворення інформації. Предмет базується на знаннях з курсів: «Фізика», «Вища математика», «Основи перетворень повідомлень та сигналів», «Основи мікроелектроніки». У результаті вивчення дисциплін студенти повинні: – знати: структуру та основні принципи функціонування електронних і систем і їх складових частин; характеристики сигналів; фізичні основи параметричних кіл із зосередженими та розподіленими параметрами; принципи посилення та генерування коливань; – уміти: розрахувати спектральний склад різних сигналів; використовувати закони теорії кіл для розрахунку кіл постійного та змінного струму і розрахунку параметрів коливань; аналізувати схеми простих пристроїв та еквівалентні схеми електронних приладів; використовувати ПК для проведення розрахунків. Дані розрахунково-графічні завдання відповідають робочій навчальній програмі та охоплюють основні питання розділів «Основні визначення та закони теорії кіл», «Перехідні процеси». Номер варіанта NN вибирають за двома останніми номерами залікової книжки. Якщо номер NN перевищує найбільший номер варіанта у даному завданні Nmax, то необхідно вибрати варіант NN – Nmax. Якщо отримане значення все одно перевищує Nmax, то необхідно повторити віднімання. ПЕРЕЛІК РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНИХ ЗАВДАНЬ
Розрахунково-графічне завдання № 1 Тема. Еквівалентні перетворення електричних кіл Мета: згортання резистивних кіл шляхом еквівалентних перетворень. Завдання до розрахунку 1. Відтворити схему відповідно до одного з графів, що наведені на рис. 4.1. Граф і типи елементів вибирають з табл. 1.4 за призначеним варіантом. Параметри елементів мають такі значення: R1 = (n + m) Ом; R2 = nОм; R3 = = mОм; R4 = (m + 0,5·n) Ом; R5 = (0,25n + 2m) Ом; R6 = ∞; R7 = 0. Номери m і n необхідні для розрахунку параметрів елементів відповідають першій і другій цифрі залікової книжки. Наприклад, маємо номер 47, відповідно m = 4, n = 7.
Якщо одна із цифр нульова (наприклад 07, або 20), то дублюємо ненульову цифру. Наприклад якщо номер 07, то m = 7, n = 7. Напрямленість джерел вибирають довільно.
Таблиця 1.2
Продовження таблиці 1.2
а) б)
в) Рисунок 1.2 2. Визначити еквівалентний опір кола у сталому режимі відносно затискачів ідеального джерела напруги, уважаючи задаючий струм ідеального джерела струму таким, що дорівнює нулю. 3. Визначити еквівалентний опір кола у сталому режимі відносно затискачів ідеального джерела струму, уважаючи задаючу напругу ідеального джерела напруги такою, що дорівнює нулю. Покажемо розв’язання завдання на прикладі. 1. Відповідно до вихідних даних, наведених у табл. 1.3, побудовано схему, зображену на рис. 1.3.
Рисунок 1.3 Таблиця 1.3
Визначимо параметри елементів: n = 1, m = 1, R1 = n + m = 1 + 1 = 2 Ом; R2 = n = 1 Ом; R3 = m= 1Ом; R4 = m + 0,5·n = 1 + 0,5·1 = 1,5 Ом; R5 = 0,25n + 2m = 0,25·1 + 2·1 = 2,25 Ом. Урахуємо те, що джерела живлення працюють у режимі постійного струму. Тоді індуктивність L1 замінимо провідником, а гілки ємностями С1 та С2 виключимо зі схеми. Також урахуємо, що резистори R7 = 0, тобто їх можна замінити провідником, а гілки з резисторами R6 = ∞ – можна виключити зі схеми.
Схему з урахуванням вищезгаданих перетворень наведено на рис. 1.4, а. Більш прийнятний вигляд схема буде мати після розташування елементів горизонтально та вертикально, як показано на рис. 1.4, б.
а) б) Рисунок 1.3 2. Якщо струм ідеального джерела струму дорівнює нулю, то відповідну гілку можна виключити зі схеми (рис. 1.4, а). Схему після перетворення зображено на рис. 1.4, б.
а) б) Рисунок 1.4 Тоді еквівалентний опір кола у сталому режимі відносно затискачів ідеального джерела напруги:
3. Якщо напруга ідеального джерела напруги дорівнює нулю, то відповідну гілку можна вважати провідником (рис. 1.5, а). Схему після перетворення зображено на рис. 1.5, б.
а) б) Рисунок 1.5 Тоді еквівалентний опір кола у сталому режимі відносно затискачів ідеального джерела струму:
Контрольні питання 1. Навести перетворення «зірка»–«трикутник» для резистивних елементів. 2. Навести взаємне перетворення реального джерела напруги на реальне джерело струму. 3. Як об’єднати декілька джерел напруги до одного еквівалентного? 4. Як об’єднати декілька джерел струму до одного еквівалентного? 5. Як перенести ідеальне джерело напруги за вузол електричної схеми? 6. Як внести ідеальне джерело струму до контуру? 7. Навести властивості послідовного з’єднання пасивних елементів. 8. Навести властивості паралельного з’єднання пасивних елементів. Література: [1–4].
Завдання до теми 1. Скласти та накреслити схему, що буде аналізуватися, та позначити її елементи. 2. Вибрати дерево графа і записати рівняння ЗНК. За допомогою рівнянь елементів виключити напруги на резисторах та індуктивностях. 3. Записати рівняння ЗТК. За допомогою рівнянь елементів виключити струми ємностей. Схема, що буде аналізуватися, складається відповідно до графа рис. 2.3 та коду, який задається табл. 2.1. Перша цифра коду визначає номер гілки, до якої вмикають джерело напруги; друга – номер гілки, до якої вмикають джерело струму; третя та четверта – номери гілок, до яких увімкнені індуктивності; п’ята і шоста – номери гілок, до яких увімкнені ємності. До інших гілок вмикають резистори. Напрямленість джерел вибирають довільно.
Рисунок 2.3 Таблиця 2.1
Контрольні питання
1. У чому полягає відмінність між методами струмів гілок і напруг гілок, що використовують для методу законів Кірхгофа (МЗК)? Чи є вони еквівалентними? 2. Чим визначається кількість незалежних рівнянь у системі, складеній 3. Які існують рекомендації для вибору конфігурації незалежних контурів схеми? 4. Які існують рекомендації для вибору базисного вузла схеми? 5. Література: [1–4]. Завдання до теми Методом вузлових напруг знайти напруги та струми гілок кола, яке було складене в задачі 1.4. Для цього необхідно: 1. Скласти та розв’язати систему вузлових рівнянь відносно складних вузлів, які не можуть бути усунутими. 2. Визначити струми та напруги всіх елементів, включаючи струми індуктивностей і напруги ємностей. 3. Перевірити правильність розрахунків шляхом складання ЗТК для всіх вузлів кола. Контрольні питання 1. Чим визначається кількість незалежних рівнянь у канонічній системі 2. Які існують рекомендації для вибору базисного вузла схеми? 3. Поясніть зв’язок поняття базисного вузла в МВН з матрицею з’єднань. 4. Як визначаються реальні струми гілок кола через вузлові напруги? 5. Література: [1–4]. Завдання до теми Методом накладання знайти струм, що течє через джерело напруги та напругу на затискачах джерела струму в колі, яке було складено в задачі 1.4. Контрольні питання 1. Поясніть принцип методу накладання. 2. Навести взаємне перетворення реального джерела напруги до реального джерела струму. 3. Як об’єднати декілька джерел напруги до одного еквівалентного? 4. Як об’єднати декілька джерел струму до одного еквівалентного? Література: [1–4].
Приклад 5.1 Для чотириполюсника, зображеного на рис. 5.1, б, дією є вхідний сигнал, зображений на рис. 5.1, а.
а) б) Рисунок 5.1 Схожа трикутна таблична функція має вигляд, зображений на рис. 5.2.
Рисунок 5.2 Розкладання до ряду Фур’є табличної функції:
Необхідно визначити величини зсувів табличної функції, щоб отримати задану функцію при нерухомих осях ординат. Табличну функцію необхідно змістити вниз на am/2 та вліво на π/2. Відповідні зміни враховуються таким чином:
Загальний розмах функції Отже, розкладання до ряду Фур’є заданої функції:
Перетворимо вираз:
Зробимо всі складові ряду додатними за допомогою виразу:
Отже, комплексні амплітуди гармонічних складових спектра вхідного сигналу:
Частотні характеристики вхідного сигналу залежно від номера гармоніки k зображені на рис. 5.3.
Рисунок 5.3 – АЧХ та ФЧХ вхідного сигналу
Рисунок 5.4 – Вихідна та перетворена ланки Знайдемо загальний опір кола, зображеного на рис. 5.4.
Знайдемо вихідну напругу:
Перейдемо до дискретних частот:
Запишемо вираз у показниковій формі запису:
L = 1 мГн = 10–3 Гн, С = 20 мкФ = 2·10–5 Ф, Т = 1 мс, R = 100 Ом,
Знайдемо гармоніки вихідного сигналу:
Частотні характеристики вихідного сигналу залежно від номера гармоніки k зображені на рис. 5.5. Приклад застосування програми Mathcad для проведення даних розрахунків наведено у додатку Г.
Рисунок 5.5 – АЧХ та ФЧХ вхідного сигналу Завдання до теми Методом комплексних амплітуд визначити спектральний склад до 5-ї гармоніки сигналу, вид якого визначається за табл. 5.1, після проходження ним чотириполюсника, схема якого визначена тією ж табл. 5.1, навантаженого на опір RН. Побудувати амплітудний і фазовий спектри зазначеного сигналу на вході й виході чотириполюсника.
а) б)
в) г) Рисунок 5.6 – Графік вхідного сигналу
д) е)
ж) Продовження рисунка 5.6 Примітка: для чотириполюсників, схеми яких наведені на рис. 5.7, а, г, визначити комплексні амплітуди 1, 3 та 5-ї гармонік, а для чотириполюсників рис. 5.7, б, в – комплексні амплітуди 0, 1 та 3-ї гармонік.
а) б)
в) г) Рисунок 5.7 – Схема чотириполюсника Таблиця 5.1
Продовження таблиці 5.1
Контрольні питання 1. У чому полягає зміст символічного методу розрахунків електричних кіл? 2. Наведіть і поясніть пряме й обернене перетворення Штейнметца. 3. Які сигнали можуть бути представлені у вигляді ряду Фур’є? 4. Що таке спектр сигналу? 5. Література: [1–4]. Приклад 6.1 Для кола, зображеного на рис. 6.1, а на реактивних елементах, знайти напругу uC (t) та струм iL(t), якщо відомі параметри кола: I0 = 1 А, R = 100 Ом, C = 5 мкФ, L = 40 мГн.
а) б) Рисунок 6.1 – Вихідне коло до розрахунку (а) та схема кола до комутації в сталому режимі (б) Розв’язання 1. Знайдемо НПУ для схеми до комутації. Для цього використаємо схему, зображену на рис. 6.1, б. iL(0-) = 0; uC(0-) = uR =I0·R = 100 В. 2. Запишемо диференціальні рівняння для схеми після комутації. За методом рівнянь Кірхгофа запишемо систему рівнянь змінних стану для схеми, що зображена на рис 6.2, а.
Рисунок 6.2 – Схеми після комутації: у загальному вигляді (а), в сталому режимі (б) та у пасивному вигляді (в)
Для першого контуру з джерелом струму за ЗНК рівняння не записуємо. З рівняння (6.5) маємо:
Запишемо систему в канонічній формі запису:
3. Вимушена складова знаходиться за схемою після комутації в сталому режимі (рис. 6.2, б). IL вим = I0 =1A; uC вим = 0. 4. Знайдемо вільну складову. 4.1 Запишемо характеристичне рівняння для пасивного кола (рис. 6.2, в):
Після перетворень отримаємо [2]:
Після підстановки числових значень:
Дискримінант має від’ємне значення і корені набувають вигляду:
Отже, маємо комплексно-спряжені корені
Рисунок 6.5 – Коливання струму iL(t), що виникають у колі після комутації
На рис. 6.5 побудовано залежність iL(t). Тривалість перехідного процесу вважається Для наочності на графіку пунктирними лініями зобразимо експоненти, які зумовлюють з коефіцієнтом затухання α – швидкість протікання перехідного процесу.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-01-19; просмотров: 169; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.138.101.95 (0.202 с.) |
Ом.
Ом.
.
.
від –1 до +1 дорівнює 2, а табличної функції 
дорівнює am. Тобто маємо відповідність: am = 2.
.
.
та врахуємо, що am = 2.
;
.
, 
, 
.
.
.
.
.
,
.
с-1.
.
: 
В.
: 
В.
: 
В.
. Підставимо цей вираз до (6.4).
.
.
.
.
, де α = 1000 1/с, ωс=2000 с-1, тоді вільна складова має вигляд: 
.
.
.
, а у випадку комплексно-спряжених коренів 
, де 
.
