- •II курс (2 семестр) Содержание
- •1. Понятие о колебаниях негармонической формы. Математическая модель негармонического периодического процесса, выраженная тригонометрическим рядом Фурье
- •2. Виды симметрии периодических негармонических сигналов. Спектр негармонического периодического процесса
- •3. Максимальное, действующее и среднее за период значения напряжений (токов) при негармоническом воздействии. Коэффициенты амплитуды и искажений
- •4. Цепи r, l, c при негармоническом воздействии. Составление уравнения тока данных электрических цепей при негармоническом напряжении на входе
- •5. Методика расчёта электрических цепей при негармоническом воздействии (на примере)
- •8. Идеальный и реальный колебательные контура. Основные характеристики колебательного контура (свободные колебания, частота и период свободных колебаний, характеристическое сопротивление, добротность)
- •11. Передаточные ачх и фчх последовательного колебательного контура, его избирательные свойства. Полоса пропускания. Прохождение через колебательный контур сигналов негармонической формы
- •13. Подключение параллельного колебательного контура к источникам напряжения и тока. Избирательность параллельного колебательного контура
- •14. Входные ачх и фчх параллельного колебательного контура. Характер реактивного сопротивления параллельного колебательного контура на резонансной частоте и на частотах больше и меньше резонансной
- •15. Передаточные ачх параллельного колебательного контура. Эквивалентная добротность, полоса пропускания. Прохождение через колебательный контур сигналов негармонической формы
- •16. Виды параллельных колебательных контуров. Контуры с неполным включением
- •Дополнение. Сравнение последовательного и параллельного контуров
- •19. Понятие о связанных системах. Виды связи. Коэффициент связи
- •20. Связанные контура. Преобразование двухконтурной схемы одноконтурной схемой замещения. Входное сопротивление
- •21. Вносимые сопротивления, их формулы. Влияние вторичного контура на процессы в первичном. Физический смысл вносимых сопротивлений
- •22. Резонансы в связанных колебательных системах. Первый и второй частные резонансы
- •23. Полный и сложный резонансы в связанных колебательных системах. Слабая, сильная и критическая связь
- •24. Передаточные характеристики связанных колебательных систем. Полоса пропускания при изменении степени связи между контурами
- •I закон коммутации
- •II закон коммутации
- •26. Анализ процессов при включении последовательной rl-цепи на постоянное напряжение классическим методом
- •27. Анализ процессов при коротком замыкании последовательной rl-цепи классическим методом
- •28. Анализ процессов заряда конденсатора классическим методом
- •29. Анализ процессов разряда конденсатора классическим методом
- •30. Операторный метод расчета. Основные положения операторного метода. Схемные функции к операторной форме. Расчёт цепи операторным методом на примере
- •31. Единичная и импульсная функции. Переходная и импульсная характеристики цепи
- •32. Переходные процессы в цепях 2-го порядка. Переходные процессы в последовательной rlc цепи при её включении на постоянное и синусоидальное напряжение
- •33. Понятие о четырёхполюсниках. Классификация четырехполюсников. Эквивалентные схемы четырёхполюсников. Уравнение пассивного четырехполюсника в a-параметрах и h-параметрах
- •34. Характеристическое сопротивление четырехполюсника. Расчет характеристического сопротивления методом холостого хода и короткого замыкания. Согласованный четырехполюсник
- •35. Нагрузочный режим работы четырехполюсника. Рабочее затухание четырехполюсника в логарифмических единицах. Каскадное соединение четырехполюсников
- •36. Дифференцирующие цепи. Область применения. Принципиальные электрические схемы. Анализ работы цепи при воздействии сигналов различной формы. Активные дифференцирующие цепи
- •37. Интегрирующие цепи. Область применения. Принципиальные электрические схемы. Анализ работы цепи при воздействии сигналов различной формы. Активные интегрирующие цепи
- •38. Понятие об электрических фильтрах, их классификация. Определения полосы пропускания и полосы задерживания фильтров
- •39. Фильтры нижних частот Баттерворта. Электрическая схема фильтра, прохождение токов различных частот, характеристика рабочего затухания. Порядок расчета фильтра
- •40. Фильтры верхних частот Баттерворта. Электрическая схема фильтра, прохождение токов различных частот, характеристика рабочего затухания. Порядок расчета фильтра
- •41. Полосовые фильтры Баттерворта. Электрическая схема фильтра, прохождение токов различных частот, характеристика рабочего затухания. Порядок расчета фильтра
- •42. Режекторные фильтры Баттерворта. Электрическая схема фильтра, прохождение токов различных частот, характеристика рабочего затухания
- •44. Электрические схемы фильтров Золотарева. Характеристики рабочего затухания фнч, фвч, пф Золотарева. Физический смысл работы фильтров
- •45. Активные фильтры. Особенности, принципиальные электрические схемы фильтров нижних и верхних частот. Понятие о расчете параметров фильтров
- •46. Активные фильтры. Особенности, принципиальные электрические схемы полосовых фильтров. Линии задержки
- •47. Синтез электрических цепей. Задача синтеза электрических цепей. Неоднозначность решения задач синтеза и проблема выбора решения. Методы синтеза пассивного двухполюсника
37. Интегрирующие цепи. Область применения. Принципиальные электрические схемы. Анализ работы цепи при воздействии сигналов различной формы. Активные интегрирующие цепи
Цепь называется интегрирующей, если напряжение на выходе пропорционально интегралу от напряжения на входе.
Интегрирующая цепь RC
, если— мало.
Выводы:цепь RC интегрирует при условии:
1.
На практике
2.
Интегрирующая цепь RL
, если— мало.
Вывод:цепь RL дифференцирует, если:
1.
На практике
2.
Форма некоторых сигналов после интегрирования
После интегрирования сигнала sin получается сигнал, который изменяется по закону –cos.
После интегрирования сигнала треугольной формы сигнал изменяется по кривой, близкой к синусоиде.
После интегрирования сигнала прямоугольной формы получается сигнал треугольной формы.
Вывод:интегрирующую цепь называют ещёудлиняющей цепью, т. к. после интегрирования прямоугольного импульса длительность сигнала увеличивается.
Коэффициент передачи интегрирующей цепи
Вывод:цепь интегрирует, если её коэффициент передачиобратно пропорционален частоте.
Чтобы увеличить коэффициент передачи, используют активные интегрирующие цепи, построенные на основе ОУ.
Вывод:эта цепь интегрирует, т. к. её коэффициент передачи обратно пропорционален частоте.
Интегрирующую цепь используют для преобразования сигналов разных по длительностив сигналыразные по амплитуде.
Вывод:при воздействии короткого импульса конденсатор не успевает зарядиться до конца, длительного — успевает. Получается разница в величине выходного напряжения.
38. Понятие об электрических фильтрах, их классификация. Определения полосы пропускания и полосы задерживания фильтров
Электрический фильтр— четырёхполюсник, который токи одних частот пропускает хорошо с малым затуханием ~ 3 дБ, а токи других частот пропускает плохо с большим затуханием ~ 30 дБ.
Основными характеристиками фильтра является зависимость его рабочего затухания от частоты.
Частота среза — частота, на которой рабочее затухание равно 3 дБ.
— допустимое затухание, задаётся техническими условиями.
— соответствует допустимому затуханию (допустимая частота)
ПП (полоса пропускания) — область частот, где рабочее затухание меньше 3 дБ.
ПЗ (полоса задерживания) — область частот, где рабочее затухание выше допустимого.
Между ПП и ПЗ лежит промежуточная полоса.
Классификация электрических фильтров:
по расположению ПП:
ФНЧ — фильтр нижних частот
ФВЧ — фильтр верхних частот
ПФ — полосовой фильтр
РФ — режекторный фильтр
по элементной базе:
фильтры LC
фильтры RC — активные фильтры
специальные типы фильтров:
– пьезоэлектрический фильтр;
– магнитострикционный фильтр;
– электромеханический фильтр.
по математическому обеспечению:
фильтры Баттерворта
фильтры Чебышева
фильтры Золотарёва
Фильтр Баттервортаимеет самую плоскую характеристику в ПП, однако в ПЗ характеристика идёт не круто, и это его недостаток.
Чтобы получить более крутую характеристику, применяют фильтр Чебышева, но у него появляется волнистость в ПП, это его недостаток.
Чтобы получить ещё более крутую характеристику, используют фильтр Золотарёва, но у него кроме волнистости в ПП появляется ещё провал характеристики в ПЗ, и это его недостаток.
39. Фильтры нижних частот Баттерворта. Электрическая схема фильтра, прохождение токов различных частот, характеристика рабочего затухания. Порядок расчета фильтра
ФНЧ Баттерворта должен пропускать в нагрузку токи нижних частот.
Баттерворт предложил следующую формулу рабочего затухания:
, где
n — порядок фильтра
— нормированная частота:
Реализовать такую характеристику можно с помощью элементов L и C. Сколько в схеме таких элементов, таков порядок фильтра.
ФНЧ 1-го порядка
Катушку ставят последовательно с нагрузкой, потому что её сопротивление с ростом частоты увеличивается, значит токи НЧ легко пройдут в нагрузку, а токи ВЧ задержатся.
Конденсатор ставят параллельно с нагрузкой, потому что его сопротивление с ростом частоты уменьшается, значит токи ВЧ замкнутся через конденсатор, а токи НЧ пойдут в нагрузку.
Чтобы получить схему более высокого порядка, элементы соединяют по лестничной схеме.
ФНЧ Баттерворта 5-го порядка
Более экономичной является схема, где больше конденсаторов.
Расчёт ФНЧ Баттерворта
Определяем порядок фильтра
Чертим схему полученного порядка
Определяем постоянные преобразования фильтра
Для идеального фильтра:
Получена специальная таблица нормированных коэффициентов фильтров Баттерворта.
Чтобы найти элементы ФНЧ, надо постоянные преобразования умножитьна коэффициенты из таблицы: