Расчёт режимов и характеристик электрических цепей с операционным усилителем
Задание
1. Для заданной схемы (рис 1.) рассчитать передаточную функцию цепи в смысле коэффициента передачи напряжения H(p).
Схема электрическая: Исходные данные:
R1=R 2=10кОм;
C1=0.008мкФ;
C2 =0,002мкФ;
C3=0.01мкФ;
Построить карту передаточной функции и проверить H(p) по схеме.
Записать выражение частотных характеристик передаточной функции.
Комплексная частотная характеристика передаточной функции H(jω).
Амплитудо-частотная характеристика передаточной функции H(ω).
Фазочастотная характеристика передаточной функции φ(ω).
Рассчитать и построить временные характеристики.
Переходная характеристика передаточной функции h(t).
Импульсная характеристика передаточной функции g(t).
Рассчитать и построить реакцию цепи Uвых(t) на прямоугольный импульс с амплитудой напряжения Um(мВ).
2. Анализ схемы
Операционный усилитель в идеальном случае представляет собой усилитель с:
Бесконечно большим входным сопротивлением.
Бесконечно малым выходным сопротивлением.
Бесконечно большим коэффициентом усиления.
Схема эквивалентная ОУ:
По первому свойству можно предположить, что ток i1 практически равен нулю. Аналогично ток i2=0 Учитывая 3-е свойство, можно записать, что , . Напряжение на выходе – конечная величина, следовательно (Основное расчетное свойство для цепи с ОУ) Заданная схема содержит 2 накопителя, т.е. рассматриваемая цепь 2-го порядка. Согласно заданию, искомой ПФ является Коэффициент передачи напряжения (КПН): -ОКПН.
3. Расчет передаточной функции
Схема расчетная:
Шаг 1. Расчётная операторная схема
Шаг 2. Система уравнений методом узловых потенциалов.
Основное расчётное соотношение φ3(p)=0;
φ1(p)=Eвх(p); φ4(p)=Eу(p);
Ответ: .
Карта передаточной функции, проверка передаточной функции по схеме
Картой ПФ называют чертеж на комплексной плоскости, где отмечены нули, полюса и масштабные коэффициенты.
Ноль:
Полюса:
Проверка ПФ по схеме: критерием правильности ПФ является полином знаменателя 2-го порядка. Полюса расположены в левой части полуплоскости. Они отрицательны, что соответствует корням схемы.
Проведем проверку в ряде точек:
1. ;
По ПФ
По схеме
2.
По ПФ
По схеме
5. Расчет частотных характеристик ПФ
Построение АЧХ и ФЧХ по карте нулей и полюсов.
АЧХ:
ФЧХ:
6. Временные характеристики
Временными характеристиками электрической цепи является переходная и импульсная характеристики.
ПХ:
ИХ:
Согласно заданию, временные характеристики получим по найденной передаточной функции H(p).
Импульсная характеристика переходная характеристика
Расчёт импульсной характеристики
Перейдём к оригиналу.
Так как степени полиномов числителя и знаменателя равны, то дробь неправильная. Из неё можно выделитьцелую часть и простую дробь.
Ответ: ИХ 1/c.
Расчёт переходной характеристики
Ответ: ПХ б/р.
Графики:
Проверка по соотношению:
Вывод: Полученные ИХ и ПХ друг другу соответствуют. Значит они верны.
7. Расчёт реакции цепи на прямоугольный импульс
Амплитуда импульса Длительность:
Воздействие:
Расчёт проведём с помощью ПХ h(t). Поскольку h(t) численно равна реакции на ступеньку, то
Ответ: 1-й интервал: 0<t<1.5*10-4,
2-ой интервал: 1.5*10-4<t<∞,
Другие работы по теме:
Лабораторная работа по Физике 2
Цель работы: Экспериментальная проверка справедливости эквивалентных преобразований схем электрических цепей. Закрепления практических навыков использования методов анализа электрических цепей. Экспериментальная проверка результатов расчета
Основные законы электрических цепей
Федеральное агентство ж/д транспорта Уральский Государственный Университет Путей Сообщения Кафедра ТОЭ Отчет по лабораторной работе на тему: «Основные законы электрических цепей»
Электроэнергетические системы и сети
РОСАТОМ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северская государственная технологическая академия»
Основные законы электрических цепей
Экспериментальная проверка законов Киргофа. Принцип наложения и взаимности. Измерение значения напряжений на клеммах источников ЭДС и на резисторах. Токи и падения напряжения на резисторах. Нахождение токов методом наложений и по второму закону Киргофа.
Анализ линейных электрических цепей
Определение тока методом эквивалентного генератора в ветвях цепи. "Базовая" частота, коэффициент, задающий ее значение в источниках. Расчет электрической цепи без учета взаимно индуктивных связей в ветвях, методом узловых напряжений и контурных токов.
Теория электрических цепей
Определение потребляемой мощности, отдаваемой всеми источниками, нахождение тока. Расчет значений реактивных сопротивлений в цепи, проверка найденных токов с помощью потенциальной диаграммы. Построение графиков изменения токов с помощью программы Mathcad.
Расчет простых и сложных электрических цепей
Тема: «» Задача N 1. (20 мин) Определить комплексное сопротивление, проводимость, ток в цепи, напряжение на элементах и все виды мощностей в ЭЦ, представленной на рисунке 1, если
Расчет цепей постоянного тока
Составление по данной схеме на основании законов Кирхгофа уравнений, необходимых для определения всех токов. Определение токов всех ветвей методом контурных токов. Расчет потенциалов узлов, построение графика зависимости мощности, выделяемой на резисторе.
Расчет усилителя низкой частоты
Реферат Курсовая работа оформлена на 35 страницах машинописного текста, содержит 18 рисунков, 16 источников использованной литературы и 5 приложений.
Теория электрических цепей
СОДЕРЖАНИЕ: 1 Перечень сокращений и условных обозначений 2 2 Задание на курсовую работу 3 3 Комплексная схема замещения 6 4 Расчет токов по законам Кирхгофа 9
Динамический расчет токарно-винторезного станка 16Б04А
Поиск собственных частот элементов токарно-винторезного станка и их резонансных амплитуд с помощью программы MathCAD. Массы и жёсткости компонентов. Расчет режимов резания и осевой силы. Корректировка скорости резания. Выбор необходимых коэффициентов.
Усилители электрических сигналов
Усилители электрических сигналов, применяются во многих областях современной науки и техники. Особенно широкое применение в радиосвязи, радионавигации, радиопеленгации, телевидении.
Юморист Опальные рассказы
Автор: Зощенко М.М. На-днях мне позвонили по телефону. Кто-то вежливым, мягким голосом спросил: -- Товарищ Зощенко? -- Да. -- Вот в чем дело. Мы производим опыты над усилителем. Большая просьба прочесть несколько строк из какого-нибудь вашего рассказа.
Исследование цепей постоянного тока 2
Лабораторная работа №1 Исследование цепей постоянного тока Цель: Провести анализ цепей постоянного тока. Проанализировать влияние вида резисторов на параметры режима электрической цепи. Проверить выполнение законов Кирхгофа и баланса мощностей.
Магнитный пускатель
Контактор. Наиболее распространенным аппаратом для дистанционного замыкания и размыкания электрических цепей является контактор. В отличие от аппаратов, в которых включение и выключений электрических цепей производят вручную (рубильники), в контакторах эти операции происходят автоматически под действием магнитного поля, возбуждаемого при включении оперативного электрического тока.
Воздействия в электрических цепях
Классификация воздействий в электрических цепях. Анализ линейных электрических цепей при гармонических воздействиях. Анализ параллельной цепи переменного тока. Напряжения, сопротивления и проводимости.
План по многоканальной связи
Рассмотрены принципы образования современных многоканальных систем, построение стандартных каналов тч, групповых и линейных трактов и их использование для передачи различных видов сигналов (телефонных, телеграфных, фототелеграфных, сигналов вещания и др.). Дано понятие о системе ТАСИ и вокодерах.
Расчет широкополосного усилителя мощности
Расчет входного каскада широкополосного усилителя. Расчет нижней и верхней граничной частоты. Распределение частотных искажений. Схема регулировки усиления. Расчет параметров обратной связи. Топология элементов широкополосного усилителя мощности.
Расчет трансформаторного усилителя
Методика расчета двухкаскадного трансформаторного усилителя мощности, выполненного на кремниевых транзисторах структуры p-n-p, и его КПД. Особенности составления эквивалентной схемы усилителя для области средних частот с учетом структуры транзисторов.
Расчёт цепей на переходные процессы
Расчёт и исследование электрических цепей при переходных процессах: до коммутации; установившийся режим; переходной процесс; график. Особенности применения классического и операторного метода при решении задач. Вид характерного уравнения с неизвестным.