Лабораторное задание. 1. Определите временные характеристики заданных цепей первого и второго порядка с помощью программы Multisim

1. Определите временные характеристики заданных цепей первого и второго порядка с помощью программы Multisim, используя методику анализа переходных процессов в RLC -цепи при воздействии единичного скачка напряжения (см. подразд. 1.3 – пункт 4), и с учетом следующих особенностей:

– длительность фронта воздействия u ₁ (см. рис. 1.3, а) должна быть намного меньше наименьшей постоянной времени анализируемой цепи;

– для определения переходной характеристики в качестве анализируемой переменной (Selected variables for analysis) выбирается выходное напряжение u ₂.

– для определения импульсной характеристики в качестве анализируемой переменной выбирается производная отклика du ₂ / dt с помощью опции Add Expression → Functions → deriv (?) (в скобках вместо «?» устанавливают выходное напряжение цепи, например, V(2) или V(3)).

2. Определите отклик цепи второго порядка на воздействие, заданное в курсовой работе, с учетом следующих особенностей:

– для описания заданного воздействия используется либо источник кусочно-линейного напряжения (PWL) (см. подразд. 1.1), либо источник напряжения произвольной формы (ABM) (см. подразд. 2.1);

– в диалоговом окне временного анализа должны быть установлены нулевые начальные условия: Analysis Parameters → Initial Conditions → Set to zero.

Контрольные вопросы

1. Какие процессы в цепях называют стационарными (установившимися)?

2. Какие процессы в цепях называют перехóдными?

3. Какие процессы в цепях называют периодическими?

4. Дайте определение переходной характеристики цепи.

5. Дайте определение импульсной характеристики цепи.

6. Дайте определения независимым и зависимым начальным условиям. Покажите эти условия на графиках временных характеристик исследуемых цепей.

7. Как связаны между собой перехóдная и импульсная характеристики?

8. Как связаны между собой перехóдная и амлитудно-частотная характеристики?

9. Как по переходной характеристике цепи определить диапазон частот, в котором следует строить амплитудно-частотную характеристику?

10. Во сколько раз длительность фронта скачка напряжения u ₁ должна быть меньше постоянной времени анализируемой цепи, чтобы график отклика на дисплее соответствовал точному решению?

11. Как выбирается длительность фронта скачка напряжения u ₁ при определении в программе Multisim характеристик цепей второго порядка?

12. В чем состоит основное качественное отличие импульсных характеристик апериодических цепей от таких же характеристик колебательных цепей второго порядка?

13. Изобразите качественно (без соблюдения масштаба) вынужденную и свободную составляющие отклика при воздействии скачка напряжения на рассмотренные в работе цепи.

14. Изобразите качественно полюсно-нулевые диаграммы коэффициента передачи по напряжению рассмотренных цепей.

15. Как с помощью полюсно-нулевой диаграммы определить время практического затухания переходного процесса?

16. Постройте качественно амплитудно-частотную и переходную характеристики цепи (u ₁ – воздействие, u ₂ – отклик), состоящей из двух каскадно-соединенных четырехполюсников, схемы которых приведены на рис. 2.1: 1) б, в; 2) б, г; 3) г, а; 4) г, б.

17. Для заданной преподавателем цепи (рис. 2.3, а, б) найти переходную характеристику и построить качественно ее график, если u ₁ – воздействие, u ₂ – отклик.

18. Для заданной преподавателем цепи (рис. 2.3, а, б) найти импульсную характеристику и построить качественно ее график, если u ₁ – воздействие, u ₂ – отклик.

19. Для заданной преподавателем цепи (рис. 2.3, в, г) найти переходную характеристику и построить качественно ее график, если i ₁ – воздействие, i ₂ – отклик.

20. Для заданной преподавателем цепи (рис. 2.3, в, г) найти импульсную характеристику и построить качественно ее график, если i ₁ – воздействие, i ₂ – отклик.

 

а	б
в	г

Рис. 2.3. Схемы замещения цепей первого порядка

Для выполнения домашнего задания и подготовки к защите данной лабораторной работы необходимо повторить материал учебника [1, стр. 342 – 362] и задачника и задачника [2, № 6.90, 6.92].