close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Курсовая работа по ОТЦ(Пример выполнения)

код для вставкиСкачать
Федеральное агентство по образованию
Государственное Образовательное Учреждение Высшего
Профессионального Образования
«Ижевский Государственный Технический Университет»
Кафедра «Радиотехника»
Курсовая работа
«Трехзвенный Г-образный фильтр верхних частот»
(Пример выполнения. Вариант №8)
Выполнил: студент гр.3-33-2
Токарев М.С.
Проверил: старший преподаватель
Кафедры «Радиотехника»
Петрушина И.Б.
Ижевск 2006
Содержание
1.Техническое задание .............................................................................................. 2
2.Расчет ....................................................................................................................... 3
2.1.Расчет тока в третьем контуре........................................................................ 3
2.2.Передаточная функция по напряжению ........................................................ 4
2.3.Передаточная функция в операторной форме .............................................. 4
2.4.АЧХ ................................................................................................................... 4
2.5.ФЧХ ................................................................................................................... 4
2.6.Переходная характеристика............................................................................ 5
3.Контрольные точки для построения графиков ................................................... 7
4.Графики ................................................................................................................... 8
4.1.Амплитудно-частотная характеристика, расчетная ..................................... 8
4.2.Фазо-частотная характеристика, расчетная .................................................. 9
4.3.Переходная характеристика, расчетная....................................................... 10
4.4.Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристика,
смоделированные в Electronic Work Bench ....................................................... 11
4.5.Переходная характеристика, смоделированная в Electronic Work
Bench ..................................................................................................................... 12
5.Вывод ..................................................................................................................... 13
6.Литература ............................................................................................................ 14
7.Программное обеспечение .................................................................................. 14
1
1. Техническое задание
Рис.1 Электрическая принципиальная схема
Задание: Расчет АЧХ, ФЧХ и переходной характеристики трехзвенного
Г-образного фильтра.
Варианты:
1
2
3
4
5
С
[мкФ]
0.5
0.1
0.05
0.25
0.02
R
[кОм]
2
5
2
1.2
2
Вариант
6
7
8
9
10
С
[мкФ]
0.01
0.02
0.5
0.25
0.3
R
[кОм]
4
10
3
4
2
Данные: R1= R2= R3= 3кОм (8 вариант)
C1=C2=C3=0.5 мкФ
Краткая теоретическая справка:
Трехзвенный Г-образный фильтр применяется в генераторе ВЧ в качестве
обратной связи. Для баланса фаз четырехполюсник обратной связи должен
обеспечивать дополнительный сдвиг фазы на 1800. Поэтому число Г-образных
звеньев в цепи обратной связи должно быть не менее трех(каждое звено дает
сдвиг по фазе меньше 900).
2
2. Расчет
Рис.2 Расчетная схема
R1=R2=R3=R
C1=C2=C3=C
2.1. Расчет тока в третьем контуре
По второму закону Кирхгофа методом контурных токов рассчитываем ток
в третьем контуре:
I1 (Z  R)  I 2 R  Uâõ

I 2 (Z  R  R)  I1R  I3 R  0
I (Z  R  R)  I R  0
2
3
 (Z  R)
R
0 Uâõ 


2R  Z
R 0 
 R
 0
R
2R  Z 0 

(Z  R)
R
0
2R  Z
R =(Z+R)*(2R+Z)*(2R+Z)+(-R)*(-R)*0+(-R)*(-R)*0-0*0*(2R+Z)∆= R
0
R
2R  Z
-(-R)*(-R)*(Z+R)-(-R)*(-R)*(2R+Z)=(Z+R)*(Z+2R)*(Z+2R)R2*(Z+R)-R2*(2R+Z)=Z3+4RZ2+3R2Z+Z2R+4R2Z+3R3-2R3-R2Z
=Z3+5RZ2+6R2Z+R3
(Z  R)
R Uâõ
2R  Z 0 =R2*Uвх
∆I3= R
0
R
0
I3 
I3
Uâõ R2
 3
 Z +5RZ2 +6R2 Z+R3
3
2.2. Передаточная функция по напряжению
Uâõ R3
U (P) I3 R Z3 +5RZ2 +6R 2 Z+R3
R3
K (P)  âû õ


 3
Uâõ (P) Uâõ
Uâõ
Z +5RZ2 +6R 2 Z+R3
j  P
1
1
Z

jC PC
2.3. Передаточная функция в операторной форме
K (P) 
R3
1
5R 6R 2 3
+
+
+R
P3C3 P2C2 PC
R3
R3

=
5R
6R 2
1
5R
6R 2
1
3
3
R 


R  2 2

( j)2 C2 jC ( j)3 C3
 C
jC  j3C3
\ : R3
3
R
1



2
5
6
1
5R
6R
1
3
1 2 2 2  j
j
R  2 2

CR
CR 3C3R3
 C
jC  j3C3
1

5   1
6 

1  2C2R2   j  3C3R3  CR 

 

K ( j) 
2.4. АЧХ
K ()  ?
K () 
1
2
5   1
6 

1   2C2R 2    3C3R3  CR 

 

2
2.5. ФЧХ
1
6
1
6


3 3 3
3 3 3
0
 ()  arctg  arctg  C R CR  arctg  C R CR 
5
5
1
1 2 2 2
1 2 2 2
CR
CR
3 3 3
CR-6 C R
CR-63C3R3
1-6 2C2R 2
 4C4R 4
 arctg


arctg


arctg
 2C2R 2 -5
 2C2R 2 ( 2C2R 2 -5)
3C3R3 -5CR
 2C2R 2
4
2.6. Переходная харатеристика
a(P) 
K (P)
P
P2

3
6 2
5
 1 
3
P 
P 
P

CR
(CR)2
 CR 
P2
( Из таблиц Лапласса)=

(P  P1 )(P  P2 )(P  P3 )
 2et
 2 e  t
 2 e  t


= (   )(   ) (   )(   ) (   )(   )
  P1
  P2
  P3
6 2
5
1
P 
P
0
2
CR
(CR)
(CR)3
P1, P2 , P3  ?
P3 
P2
(P   )(P   )(P   )
a(t ) 
 2et
 2 e  t
 2e t


(   )(   ) (   )(   ) (   )(   )
P3  60 P2  502 P  03  0
1
[рад/с]
Px
0 
RC
x3  60 x2  502 x 03  0 , y  x 
a
b
c
d
b
, x  y  20
3a
3
2b
bc d
 2
3
27a 3a a
(60 )3 60  502 03 21603 3003 03
q

 

 = 3.503
27
23
2
27
6
2
2
2
2
150  360
3ac  b
; p
3p 
 2.33302
2
3a
9
D  q2  p3  12.2506 12.69806  0.44806  0 - три действительных различных
2q 
корня
r   p - знак р совпадает со знаком q
r  1.5270
q
3.5
  10.80
cos   3 
 0.982
r 3.563
1
p3  60 p2  502 p 03  0 0 
[рад/с]
RC
X3
X2
X1
21603 3003 03
1502  3602
3
q

  3.50 , p 
 2.33302
27
6
2
9
2
3
6
6
D  q  p  12.250 12.6980  0.44806  0
5
r  1.5270
q
3.5

cos   3 
 0.982   10.80 ,  3.60
r 3.563
3
x  y  20
y1  3.054  0.9980  3.0480
x1  P1  5.0480
y2  1.690
x2  P2  0.310
y3  1.3580
x3  P3  0.6420
  P1
  P2
  P3
 2et
 2 e  t
 2 e t



(   )(   ) (   )(   ) (   )(   )
5.04802e5.048 t

(0.310  5.0480 )(0.6420  5.0480 )
0.3102e0.31 t


(5.0480  0.310 )(0.6420  0.310 )
0.64202e0.642 t


(5.0480  0.6420 )(0.310  0.6420 )
a(t ) 
0
0
0
5.0482 e5.0480t 0.312 e0.310t 0.6422 e0.6420t




20.875
1.573
1.506
 1.22e5.0480t  0.061e0.310t  0.273e0.6420t
1
1
=
= 666  0.6 103 [рад/с]
3
6
RC 310  0.5 10
a(t)= 1.22e5.048666  0.061e0.31666 t  0.273e0.642666 t
0 
  RC  3103  0.5 106  1.5 103 с.
6
3. Контрольные точки для построения графиков
Амплитудно-частотная характеристика(Рис. 3):
K () 
1
2
5   1
6 

1   2C2R 2    3C3R3  CR 

 

Контрольные точки:
|K(0)|=0
|K(10)|=0.00165
|K(1000)|=0.252
|K(103.5)|= |K(3162)|=0.707
|K(104)|=0.947
|K(106)|=0.999
2
ωгр= 3162 [рад/с]
Фазово-частотная характеристика(Рис. 4):
1-62C2R2
()  arctg 3 3 3
 C R -5CR
Контрольные точки:
φ(0)=2700
φ(10)=2460
φ(102)=2290
φ(102.44)=1800
ωинв=102.44=275[рад/с]
φ(103)=1070
φ(103.17)=900
φ(104)=220
φ(105)=2.20
φ(106)=0.280
φ(103.5)=450
ωгр= 3162 [рад/с]
Переходная характеристика(Рис. 5):
a(t)=1.22e5.048666t  0.061e0.31666t  0.273e0.642666t
Контрольные точки:
a(0+)=1 В
a(0.0002)=0.411 В
a(0.0004)=0.136 В
a(0.0006)=0 В
a(0.0013)= - 0.095 В
a(0.002)= - 0.074 В
a(0.0066)= 0 В
7
Рис.3 Амплитудно-частотная характеристика, расчетная
4. Графики
8
9
Рис.4 Фазо-частотная характеристика, расчетная
10
Рис.5 Переходная характеристика, расчетная
11
Рис.6 Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристика, смоделированные в Electronic Work Bench
12
Рис.7 Переходная характеристика, смоделированная в Electronic Work Bench
5. Вывод
В результате проведённых исследований, данная схема является фильтром
верхних частот, начиная с частоты: ωгр= 3162 рад/с
Частота инверсии: ωи=275 рад/с.
Постоянная времени цепи: τ= 0,0015 с.
Для данной схемы нами были рассчитаны и построены графики амплитудночастотной характеристики, фазово-частотной характеристики и переходной
характеристики.
Также было произведено моделирование нашей схемы в программном комплексе Multisim Electronic Work Bench.
13
6. Литература
1. Н.В.Зернов, В.Г.Карпов «Теория радиотехнических цепей . Теория радиотехнических цепей», Энергия. Ленинградское отделение, 1972 г.
2. С. И. Баскаков «Радиотехнические цепи и сигналы.»
М: Высшая школа, 2002 г.
3. В. П. Попов «Основы теории цепей» М: Высшая школа, 2000г.
4. А. И. Запасный «Основы теории цепей » М: РИОР, 2006г.
5. Бычков Ю.А., Золотницкий В.М., Чернышев Э.П. «Основы теории цепей. Учебник для вузов», СПб:Лань, 2002г.
7. Программное обеспечение
1. Multisim Electronic Work Bench. Используется для моделирования схем.
2. 3D Grapher. Используется для построения графиков по заданным формулам.
14
Документ
Категория
Радиоэлектроника
Просмотров
199
Размер файла
667 Кб
Теги
отц, выполнения, работа, курсовая, пример
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа