Построение ЭФ с произвольной ЧХ на основе комбинации НЧ и ВЧ фильтров

Требуемую АЧХ можно получить, комбини­руя Ф разного вида. Коэф передачи в отн. единицах равен произв. коэффициентов передачи К = К₁К₂, а в децибелах – сумме K_дБ = К_1лБ + К_2дБ.(тетр)

42. Амплитудная и фазовая коррекция частотных фильтров. Условиями неиска­женной передачи сигналов, для проводных линий передачи сигналов для различных электрических цепей и линий передачи являются следующие: коэффициент передачи, а также сдвиг в рабочей полосе частот должны быть постоянными.

Однако в реальных линиях передачи амплитудно-частотные и фазочастотные искажения всегда имеют место. Основной причиной их возникновения является зависимость от частоты первичных параметров ли­ний. Поэтому используются специальные устройства, которые позволяют приблизить частотные характеристики к идеальным.

Для его устранения прим-ся спец. Устр-ва – амплитудные и фазовые корректоры. Принцип действия основан на том, что при наложении ЧХ корректора на характеристику цепи полная суммарная ЧХ принимает требуемую форму. Если амплитудный еорректор явл. пассивным, то его использование приводит к значит. падению сигнала. Поэтому после такой корректировки обычно используют усилитель.

43. Обратная связь в 4П. Глубина ОС. Обратная связь заключается в передаче части выходного сигнала (напряжения или тока) на вход 4П через 4П обратной связи. Структурная схема:

произв. коэффициента передачи в прямом направлении на - глубина ОС:

Ее модуль чаще всего измеряется в децибелах. Если , то имеет место отрицательная обратная связь (ООС), а если , то положительная (ПОС).

44. Отрицательная обратная связь в 4П. При ООС:

Как видно, коэфф. передачи К каскада с отриц. обратной связью всегда меньше _ПР. (по модулю). С ростом глубины обратной связи Н=К_пр.·К_{обр .} величина К падает.

Отрицательная обратная связь по напряжению значительно увеличивает входное сопротивление и снижает выходное. Ее использование снижает линейные и нелинейные искажения в усилителе, расширяет его рабочий частотный диапазон.

45. Положительная обратная связь в 4П. При положительной обратной связи выражение для коэффициента передачи принимает вид: С ростом Н = К_пр.·К_{обр .} в области коэффициент передачи К увеличивается, при получим . Все остальные вышеуказанные характеристики усилителя ухудшаются при введении ПОС.В усилителях это приводит к самовозбуждению. Пример – гул при приближении микрофона усилителя к колонке.

46. Обобщённая структурная схема генератора колебаний. Принцип действия. Существуют генераторы с внешним возбуждением, и генераторы с самовозбуждением (автогенераторы. Усилитель самовозбуждается и становится генератором при Н = К_пр.·К_{обр .} > 1 –форма колебаний определяется частотными свойствами усилителя. Если используется узкополосный усилитель, то генерируются колебания, близкие к гармоническим. Состав: усилитель напряжения с и четырехполюсник обратной связи с . Выходное гармоническое напряжение с комплексной амплитудой через цепь обратной связи как поступает на вход усилителя (), суммируясь с его эквивалентными шумами на частоте с комплексной амплитудой .

47. Условия возбуждения колебаний в автогенераторе. Стационарный режим работы. одна из причин возбуждения в момент начала работы генератора (включения питания) и на входе усилителя присутствует только малое шумовое напряжение . Оно усиливается и появляется на выходе со значением = , а на выходе четырехполюсника обратной связи (на входе усилителя) возникает напряжение = . Для нарастания амплитуды колебаний на входе (выходе) генератора необходимо выполнение условия, называемого условием самовозбуждения генератора: C ростом амплитуды колебаний усилитель переходит в нелинейный режим и коэф. усиления становится зависимым от ампл. колебаний на вых усилителя и с ее ростом падает. Стационарный режим работы гарм. автогенератора: , распадается на баланс амплитуд (в стационарном режиме коэффициент передачи по замкнутому кольцу генератора равен единице) и фаз (в стационарном режиме суммарный угол сдвига фаз при обходе замкнутого кольца автогенератора должен быть равен нулю или целому числу 2π): .

48. Цепи с распределёнными параметрами. Схема замещения длинной линии. Длинной линией называют систему проводов, геометрическая длина l которых соизмерима с длиной волны λ колебаний (l ≈ λ) или больше ее (l > λ). Каждый элементарный участок линии имеет вполне определенное значение индуктивности, емкости, активного сопротивления и активной проводимости, которые распределены вдоль проводов. Схема замещения длинной линии. К началу линии (точки 1-1) подключен генератор синусоидального напряжения U1, а к концу (точки 2-2) – сопротивление нагрузки , которая в общем случае включает в себя как активную R_н, так и реактивную Х_н составляющие. Мысленно выделим в линии участок Δх столь малой протяженности, что Δх << λ. Тогда этот участок не является длинной линией и его параметры ΔR, ΔL, ΔC, ΔG можно считать сосредоточенными, например в его середине (рис. 1,б). Точно такие же рассуждения справедливы для любого другого элементарного участка линии. Поэтому схема замещения всей линии представляет собой последовательное соединение бесконечного числа бесконечно малых участков, каждый из которых подобен изображенному на рис. 1, б. Сопротивление каждого участка ΔZ включает в себя ΔR и ΔХ_L = ω ΔL, а проводимость ΔY включает в себя ΔG и ΔB_C=ω ΔC. Анализ протекающих процессов значительно упрощается, если ΔR=0 и ΔG=∞. Такие линии называются идеальными. Идеальная длинная линия представляет собой идеальный многозвенный фильтр нижних частот, в котором число звеньев n → ∞.

49. Первичные и вторичные параметры длинной линии. Первичные параметры длинных линий Для количественной оценки распределенных параметров линий пользуются понятиями погонного активного сопротивления R, погонной индуктивности L, погонной емкости С и погонной активной проводимости G. R_l = R _п ·l, L_l = L _п ·l, C_l = C _п ·l, G_l = G _п ·l. Вторичные параметры 1. Волновое сопротивление линии содержит как активную, так и реактивную составляющую. При ВЧ, когда ωL>>R и ωC>>G, волновое сопротивление становится активным:

Zв = √(L/C). 2. Скорость распрост. энергии вдоль линии υ = 1 / √(LC). Для линий с воздушным диэлектриком υ ≈ 3·10⁸ м/c. Если м/у проводами линии имеется диэлектрик с ε>1, то υ = с₀ / √ ε. 3. Электрическая длина линии равна отношению l/l и м/б от –∞ до ∞. При 0 < l/l < 1/4 входное сопротивление линии имеет индуктивный характер; при l/l = 1/4 оно бесконечно велико; при 1/4 < l/l < 1/2 входное сопротивление линий имеет емкостной характер, а при l/l = 1/2 оно равно нулю. Следовательно, увеличение l/l на длину, кратную 1/2, не изменяет входного сопротивления отрезка однородной линии без потерь.4. Коэффициент распространения волны:γ = α + jβ, α – коэффициент ослабления (степень уменьшения амплитуды при прохождении через линию), β – коэффициент фазы (суммарный сдвиг фаз при прохождении через линию).

50. Режим бегущих волн в длинной линии. Режим работы однородной линии, при котором в ней распространяется только падающая волна напряжения и тока, т.е. амплитуды напряжения и тока отраженной волны во всех сечениях линии равны нулю. В режиме бегущих волн коэффициент отражения линии равен 0. В любом сечении линии напряжение и ток бегущих волн совпадают по фазе. Амплитуды напр. и тока в любом сечении линии постоянны, а их отношением является волновым сопротивлением цепи. Все выводы, сформулированные для линии бесконечно большой длины, справедливы для линии конечной длины при условии, что она нагружена резистором, сопротивление которого равно ее волновому сопротивлению. 1. В любой момент времени напряжение и ток распределены вдоль линии по синусоидальному закону.2. В любом сечении линии напряжение и ток изменяются во времени по синусоидальному закону, однако чем дальше расположено рассматриваемое сечение от начала линии, тем больше запаздывают по фазе колебания напряжения и тока относительно колебаний на входе линии.3. Амплитуды напряжения и тока в линии неизменны, если активные потери отсутствуют. 4. В каждом данном сечении линии напряжение и ток имеют одну и туже фазу. Уравнения бегущих волн в реальной линии

u_x = U_m2e^-αx sin[ ωt+βx ] i_x = I_m2e^-αx sin[ ωt+βx ]. Входное сопротивление идеальной линии, нагруженной резистором R_н = Z_в, не зависит от частоты или длины линии и равно волновому сопротивлению цепи. Такой режим работы цепи называют работой на согласованную нагрузку. Он характеризуется непрерывным уходом энергии генератора в линию. Значит, согласованная линия представляет собой чисто активную нагрузку для питающего ее генератора.

51. Режим стоячих волн в длинной линии. Идеальная линия, разомкнутая в конце. Для источника пост. тока или токов НЧ разомкнутая линия конечной длины представляет собой бесконечно большое сопротивление. Для источников высокочастотных токов, когда длина линии становится соизмеримой с длиной волны, ее сопротивление может иметь конечное и даже нулевое значение. Результирующее колебание вдоль линии не перемещается. Это - стоячие волны. 1. В разных сечениях линии напряжение и ток изменяются во времени по синусоидальному закону. 2. Соотношения U_mx=U_m2cosβx, I_m=I_m2sinβx являются амплитудами напряжения и ток стоячих волн. Эти амплитуды периодически изменяются вдоль линии. 3. Фаза напряжения во всех сечениях линии одинаковая. 4. Отношение амплитуд напряжения и ток в пучностях равно волновому сопротивлению линии. 5. В установившемся режиме энергия вдоль разомкнутой в конце линии от точек 1-1 к точкам 2-2 не передаются. Идеальная линия, короткозамкнутая в конце. Отрезки идеальной линии длинной, краткой целому числу λ/4, имеет нулевое или бесконечное большое сопротивление и эквиваленты последовательному или параллельному контуре при резонансе. Резонансные отрезки реальной линии эквиваленты настроенному колебательному контуру с потерями. Режим стоячих волн может установиться только в линии без потерь при кз или хх на выходе, а также если сопротивлении нагрузки на выходе такой линии имеет чисто резистивный характер.

52. Режим смешанных волн. Идеальная линия, нагруженная активным сопротивлением, не равным волновому. электромагнитная энергия, переносимая передающими волнами, может полностью поглощаться только согласованной нагрузкой, т.е. при равенстве R_H = Z_B. Этого не происходит если R_H ≠ Z_{B .} Амплитуда отраженной волны напряжения меньше амплитуды падающей; поэтому только часть мощности падающей волны поглощается в нагрузке, создавая бегущую волну; оставшаяся часть отражается от конца линии, образуя стоячую волну. Сов-ть бегущих и стоячих волн в линии называют смешанными волнами. Соотн. между ампл. падающих и отраженных волн напряжения определяется коэффициентом отражения p, предст. собой отношение амплитуд напряжений отраженной U_{m отр} и падающей U_{m пад} волн: Весьма удобными для практических расчетов являются коэффициенты бегущей волны k_б.в и стоячей волны k_с.в причем k_бв = 1 / k_с.в При Z_Н < Z_В, k_бв = Z_Н / Z_В,а при Z_Н > Z_В, k_бв = Z_В / Z_Н. Таким образом, он всегда меньше единицы. При k_бв = 0 в линии имеет место стоячая волна, а при k_бв = 1 – бегущая волна. (всегда >1. В идеальном сл. k_с.в = 1- отраж. волна отсутств)

53. Понятие трёхфазной ЭЦ. Формирование 3хФ напряж. Трёхфазная электрическая цепь —совокупность трех ЭЦ, имеющих синусоидальную ЭДС одинаковой амплитуды и частоты. ЭДС сдвинуты по фазе на одну треть периода. Мгновенные значения ЭДС в трехфазной системе:

Трехфазная симметричная система ЭДС образуется в трехфазном генераторе, в котором имеются три самостоятель­ные обмотки, сдвинутые относительно друг друга в пространстве на 120°. Схематично это показано на рис. 3 применительно к генератору с одной парой полюсов на статоре и обмотками на роторе. В реальных генераторах обмотка переменного тока неподвижна (на статоре), а магнитные полюса вращаются (на роторе). Такая конструкция генератора лучше, принцип работы не меняется. Если число витков в обмотках одинаково, то при вращении роторов всех обмотках наводятся ЭДС одинаковой величины. Начальные фазы ЭДС сдвинуты относительно друг друга на 120° в соответствии с пространственным расположением обмоток. Признаком несимметрии трехфазной системы ЭДС является неравенст­во амплитуд или неравенство углов сдвига фаз между каждой парой ЭДС.

54. Соединение «звездой» в 3хФ цепи. Концы обмоток источника X, Y, Z соединяются в общую точку N, называемую нейтральной (нулевой) точкой. Провода, со­единяющие начала А, В и С обмоток источника с приемником (линейные провода), сохраняются: три провода, присоединенных к концам обмоток, заменяются одним. Благодаря этому в приемнике ткж образуется нулевая точка N' (нейтраль). Нулевые точки ист. энергии и приемника могут быть связаны проводом, ктр называется нулевым, или нейтральным. – разность потенц. м/у линейными зажимами и нейтралью называется фазным напряжением (U_A, U_в, U_c);– разность пот. между каждой парой линейных проводов называется линейным напр. (U_AB, U_BC, U_CA). Линейные напр. связаны с фазными соотн.: общее соотн. м/у линейными и фазными на­пр. в симметричной системе:

I_Ф = I_Л = U_Ф/Z.

i₀ = i_А + i_В + i_С.

Если система симметрична, то i _A = I _msin(wt), i _B = I _msin(wt -2p/3), i _C = I _msin(wt -4p/3).В этом случае i _.0 = I _m[sin(wt) + sin(wt -2p/3) + sin(wt -4p/3)] = 0.След., если нагрузка симметрична, ток в нейтральном проводе отсутствует. В симметричной цепи достаточно провести расчет одной фазы, так как токи и мощности во всех фазах одинаковы.

55. Роль нулевого провода. Нулевой провод является уравнительным. (потенциал нейтрали источника и приемника принудительно уравниваютс.Четырехпроводная система применяется в электрических сетях с напряжением 380/220 В при электроснабжении от общего источ­ника силовой (электродвигатели) и осветительной (электролампы) нагрузки.При несимметричной нагрузке обрыв нулевого провода (Z _N → ∞) вызывает значительное изменение токов и фазных на­пр.й, что в большинстве случаев недопустимо. Поэтому предохранители не устанавливаются.

При несимметрии ЭДС их сумма не = 0, поэто­му уже при хх в обмотках источника образуется ток, ко­торый может быть большим даже при малой несимметрии, так как сопр. обмоток незначит.При Когда две соседние фазы соединены началами или концами, сумма ЭДС в контуре равна удвоенной величине ЭДС фазы.При наличии нейтрельного провода, например, при уменьшении какого-либо сопротивления нагрузки, пропорционально увеличивается ток в соответствующей фазе, а следовательно, по закону Ома увелич. напр. в этой нагрузке и становится = исходному.

56. Соед. «треугольником» в 3хФ з трех обмоток источн. об­разуется замкнутый на себя контур. Точно так же он создается из 3 фаз приемника. Общие точки двух фаз источника и двух фаз приемника соед. м/у собой линейными проводами. Так обр. свя­занная трехфазная трехпроводная система, в которой каждая об­мотка источн. Соед. с соотв. фазой приемника парой линейных проводов, каждый из которых обеспечивает такую связь в двух смежных фазах.Фазные и ли­нейные напр. совпадают, так как конец одной фазы соединен с началом другой: U _Л = U _Ф.

схема вкл. нагрузки

57. Мощность 3хФ цепи. P = P_A + P_B + P_C + P_N.. Часто мощностью P_N пренебрегают и считают, что P = P_A + P_B + P_C. Таким же образом определяют и реактивную мощность Q = Q_A + Q_B + Q_C. При симметричной системе P = 3P_Ф, Q = 3Q_Ф, если фазные мощности P_Ф = U_ФI_Фcosj; Q_Ф = U_ФI_Фsinj, То P = 3U_ФI_Фcosj; Q = 3U_ФI_Фsinj. Полн. мощн. S = 3U_ФI_Ф . φ = arctg (Q / P).

При соединении звездой (в случае симметричной нагрузки) , , а также , . При соединении треугольником , , а выражения для P, Q, S такие же, т.е. , .