К входным частотным характеристикам четырехполюсника относят КЧХ входного сопротивления Zвх(jω)= U1m/I1m. Она представляет собой зависимость от частоты комплексной амплитуды входного напряжения к комплексной амплитуда тока на входе. Отсюда следует, что АЧХ комплексной функции входного сопротивления есть Z(ω) =U1m/I1m., а ФЧХ передаточной функции напряжений есть φк(ω).= φu1- φI1
Схема измерения частотных характеристик входного сопротивления четырехполюсника приведена на рис.3.4.
Для измерения входных характеристик клеммы ВЫХОД измерителя диаграмм Боде необходимо подсоединить ко входу исследуемого четырехполюсника – это будет числитель в выражении (), а клеммы ВХОД к дополнительному резистору Rдоп на котором создается напряжение пропорцианальное входному току т.е. I1mRдоп – это будет знаменатель в выражении ().
Отсюда следует, что измеряемая характеристика представляет собой комплексную функцию входнонго сопротивления: H(jω) = Ym/Xm= U1m/I1m=Zвх(jω)
Если Rдоп=1Ом, то результат измерения в Ом, если Rдоп=1кОм, то результат измерения в кОм.
На рис. 3.5 приведена схема измерения частотных характеристик входного сопротивления цепи, аналитический расчет которой был проведен в примере 1.5.
Рис. 3.5
 |
На рис.3.6 приведены графики результатов измерения АЧХ и ФЧХ входного сопротивления, которые получены в результате копирования графиков в режиме Analysis Graphs. Такие графики удобно использовать при оформлении отчета по курсовой работе
Рис. 3.6
3.5 Методика и схема измерения переходных характеристик
Методика измерения следует из определения переходной характеристики (ПХ). По определению ПХ – это отклик цепи Y(t)=Eh(t) на единичное ступенчатое воздействие X(t)=E1(t), при нулевых начальных условиях; т. е. h(t) = Y(t)/E, если X(t)=E1(t). Схема измерения ПХ приведена на рис.3.7.
 |
Генератор поставить в режим формирования однополярных прямоугольных импульсов положительной полярности с амплитудой 1В (амплитуда –500мВ, смещение-500мВ). Осциллограф поставить в режим синхронизации по каналу А. Получить на экране осциллографа устойчивое изображение выходного сигнала исследуемой цепи. Сигнал по каналу В, есть переходная характеристика цепи. Частоту генератора подобрать так, чтобы в пределах импульса выходной сигнал практически достигал своего стационарного значения.
На рис.3.8 приведен пример измерения переходной характеристики цепи для области больших времен, а на рис. 3.9 – для области малых времен.
Рис. 3.8.
Рис. 3.9.
На рис. 3.10 приведена схема измерения и общий вид переходной характеристики электрической цепи расчеты которой проводились в примере 2.4.
Рис.3.10.
Приложение 1
Рекомендации по оформлении курсовой работы
Курсовая работа (расчетно-графическая работа) выполняется на листах формата А4 в соответствии с требованиями к текстовым документам, регламентируемыми ГОСТ 2. 105 -79 ЕСКД. Титульный лист (см. образец, приложение 2) выполняется по ГОСТ 2.105 - 79 ЕСКД.
Пояснительная записка оформляется от руки или набором на компьютере в текстовом редакторе Word (шрифт –Times New Roman, размер шрифта-14). Текст пояснительной записки разделяется на разделы и подразделы, обозначенные цифрой с точкой.
Методические рекомендации по оформлению документов хорошо изложены в книге В. Е. Саппарова, Н. А. Максимова "Системы стандартов в электросвязи и радиоэлектронике". М., Радио и связь, 1985. Условные обозначения элементов схем выполняются в соответствии с ГОСТ 2.728-74. Требования на выполнение диаграмм и характеристик даны в ГОСТ 19-81 и ГОСТ 2.105-79.
Написание чисел тексте выполняют по стандарту СТ СЭВ 543-73 "Числа. Правила записи и округления". Большие и малые числа рекомендуется записывать в экспоненциальной форме или приводить их в соответствующих единицах измерения, например: 5.1 × 106 или 125 × 10-12 Ф =125 рФ.
Формулы нумеруются в пределах раздела или всей записки цифрами; номер раздела и формулы ставят в круглых скобках с правой стороны листа на уровне формулы. Нумеровать следует те формулы, на которые в тексте есть ссылки.
При вычислении по формуле следует записать формулу и подставить в нее числовые значения параметров, а затем записать числовой результат, после которого указывается размерность. Например:
Схемы цепей, графики частотных и переходных характеристик и другие рисунки располагаются по возможности сразу после ссылки на них в тексте. Рисунки нумеруются в пределах каждого раздела (например, рис.1.2) или по всей записки (рис.1, рис.2 и т.п.).
На графиках следует наносить координатную сетку с указанием на осях числовых значений. Обозначение величин и единиц измерения может размещаться у середины шкалы с внешней стороны рисунка или в конце шкалы.
Цифровой материал оформляемся в виде таблиц с указанием величин и их размерностей. Рисунки и таблицы должны иметь наименование, поясняющее их содержание.
В конце пояснительной записки следует привести список использованной литературы (учебники, справочники, методические пособия). Например:
Литература
1. Попов В. П. Основы теории цепей, -М:, Высшая школа. 1985.
Приложение 2
(Образец титульного листа)
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. А.Н.ТУПОЛЕВА
Кафедра радиоэлектроники и информационно-измерительной техники
РАСЧЕТ ЧАСТОТНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
КУРСОВАЯ РАБОТА
(РАСЧЕТНО – ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА)
по курсу Электротехника и электроника
Руководитель _____________________________
должность, Ф. И. О.
_____________________________
подпись, дата
Студент_______________________________
группа, Ф. И. О.,
_____________________________
подпись, дата
КАЗАНЬ 2007
Приложение 3
ЗАДАНИя
к курсовой работе
и расчетно-графической работе
по курсу Электротехника и электроника, часть 1-Электротехника
ЗАДАНИЕ 1. Расчет частотных характеристик электрической цепи.
1. Для электрической цепи представленной в табл.1, в соответствии с номером своего варианта, рассчитать:
а) комплексную функцию входного сопротивления ZВХ(jw), его амлитудно - частотную характеристику ZВХ(w) и фазово-частотную характеристику jz(w).
в) комплексную функцию коэффициента передачи напряжения 
KU(jw), его АЧХ KU(w) и ФЧХ jк (w).
2. Построить графики ZВХ(w), jz(w), KU(w),jк(w), при заданных элементах схемы в абсолютном и логарифмическом масштабе по оси частот.
3. Построить годографы ZВХ(jw), KU(jw).
4. Определить характерные частоты.
5. Качественно объяснить ход построенных зависимостей.
ЗАДАНИЕ 2. Расчет линейной цепи при импульсном воздействии.
1. Для заданной электрической цепи рассчитать классическим и операторным методом переходную характеристику.
2. Построить график переходной характеристики.
3. Определить по графикам параметры переходной характеристики: постоянные времени 
, время установления tуст (на уровне 0,9) и сравнить их с расчетными.
4. Качественно объяснить характер переходной характеристики.
5. Считая, что входной сигнал прямоугольный импульс с амплитудой Е и длительностью t={τ}мах, записать выражение для выходного сигнала и построить его график.
Задание 3. Экспериментально, путем моделирования заданной цепи с помощью программы Electronics Workbench (EWB), определить рассчитанные характеристики.
1. Составить схемы измерений частотных и переходных характеристик: ZВХ(w) и jz(w); KU(ω) и φk (ω); h(t) с использованием приборов электронной виртуальной лаборатории Electronics Workbench (EWB).
2. Привести графики характеристик полученных в результате измерений.
3. Привести анализ соответствия результатов аналитического расчета и эксперимента.
 |
Приложение 4.
Построение годографа
При графическом представлении комплексных частотных характеристик (КЧХ) Н(jω) цепи обычно отдельно строят графики АЧХ Н(ω) и ФЧХ φн(ω). Однако комплексную частотную характеристику можно представить на одном графике. Такой график называется – годограф КЧХ и строится он в комплексной плоскости. Годограф КЧХ представляет собой геометрическое место точек концов вектора комплексной функции Н(jω) на комплексной плоскости при изменении частоты ω от 0 до ∞ (рис.1.). Годограф иногда называют амплитудно фазовой характеристикой цепи. График годографа позволяет одновременно судить как об АЧХ, а также об ФЧХ комплексной частотной характеристики.
Для построения годографа строится декартовая система координат, при этом, по оси X откладывают реальную составляющую Re[Н(jω)] КЧХ, а по оси Y откладывают мнимую составляющую Jm[Н(jω)] КЧХ. На годографе указывают точки, соответствующие некоторым значениям частоты ω, и стрелкой показывают направление перемещения конца вектора Н(jω) при увеличении частоты. График годографа можно строить двумя способами.
По первому способу, для построения графика, можно использовать результаты расчета АЧХ Н(ω) и ФЧХ φн(ω), а точки графика годографа, для заданного значения частоты ωi, наносить на комплексную плоскость, аналогично тому как это делается при построение графика в полярной системе координат.
По второму способу, необходимо комплексную частотную характеристику Н(jω) записать в алгебраической форме Н(jω) = Re[Н(jω)] + jJm[Н(jω)], затем для определенных частот ωi рассчитать значения Re[Н(jω)] = Н1(ωi) и Jm[Н(jω)] = Н2(ωi), а затем, как обычно, нанести эти точки на плоскость и соединив их получаем график.
Список литературы
1. Попов В. П. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 2000.
2. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. – М.: Высшая школа, 1999
3. Каяцкас А. А. Основы радиоэлектроники. - М., Высшая школа, 1988.
4. Диткин В. А., Прудников А. П. Справочник по операционному исчислению. –М.: Высш. шк., 1965
5. Бирюков В. Н. Попов В. П. Семенцова В. И. Сборник задач по теории цепей. – М.: Высшая школа, 1998.
6. Крылов В.В. Корсаков С. Я. Основы теории цепей для системотехников. Уч. пособие. – М.: Высшая школа, 1990.
7. Шебес М. Р. Задачник по теории линейных электрических цепей. - М.: Высшая школа, 1990
8. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и ее применение. - М.: Солон-Р, 2000
9. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Практикум на Electronics Workbench. В 2-х томах. Под ред. Д. И. Панфилова. - М.: Додэко, 2000.
Министерство образования российской Федерации
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. А.Н.ТУПОЛЕВА
расчет Частотных и переходных
характеристик электрических цепей
Учебное пособие по выполнению курсовых и
расчетно – графических работ по дисциплине
«Электротехника и электроника»
Казань 2015