Исследование частотных и временных характеристик четырехполюсника
2.4.1.Поключим ко входу четырехполюсника генератор синусоидального напряжения Sine Source.В режиме Dynamic ACопределим (и выведем на схему) значения напряжений и токов на элементах схемы, задав частоту входного воздействия равной резонансной частоте fрез.
Исходная схема приведена из методички 1738, таблица 4.2,вариант №82:
|
|
Рис.14
Эквивалентная схема с синусоидальным источником напряжения Sine Source на входе:
|
|
Рис.15
Найденные величины токов и напряжений заносим их в таблицу:
Наименование токов | Значения токов | Наименование напряжений | Значения напряжений |
I(C1),A | 3,501m -81,325 | U(C1),B | 137,664m -135,383 |
I(R1),A | 808,028u -81,325 | U(R1),B | 80,803m -81,325 |
I(R2),A | 2,693m -81,325 | U(R2),B | 80,803m -81,325 |
I(L1),A | 3,501m -81325 | U(L1),B | 700m -81.325 |
I(R3),A | 3,501m -81325 | U(R3),B | 3,501m -171,325 |
2.4.2. В режиме ACпостроим амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики четырехполюсника.
Графики амплитудно-частотной и фазочастотной характеристики (схемы рис.15):
Рис.16
Амплитудно-частоная характеристика - это модуль частотной характеристики(АЧХ) .
Аргумент частотной характеристики называется фазовая частотная характеристика(ФЧХ).
Исследовав схему на рис .15 мы получили амплитудно – частотную и фазочастотную характеристику . Нашли частоту среза которая равна fср=11,237 Гц и фазовый сдвиг . В цепи наблюдается резонанс .
График влияния параметров С1 на АЧХ и ФЧХ (схема рис.15):
Рис.17
Исследовав в режиме Steppingсхему на рис.15 мы убедились что при изменении параметров конденсатора C1 происходит изменение АЧХ и ФЧХ , уменьшение резонансной частоты.
2.4.4. В режиме Probe ACпостроим амплитудно-фазовую характеристику(годограф) четырехполюсника .
Годограф-это изображение комплексной частотной характеристики на комплексной плоскости.
График годографа на сопротивлении R4(на выходе четырехполюсника схема рис.15):
Рис.18
График годографа на реактивном элементе С1(схема рис.15):
Рис.19
Проведя исследования схемы(рис.15) мы получили годограф на реактивных элементах и на выходе четырехполюсника.
2.4.5. В режиме Transientпостроим графики входного воздействия 0,5fрез, fрез и fср. Определим фазовые сдвиги между входным и выходным сигналами.
График входного и выходного воздействия на частоте входного воздействия 0.5fрез=8 Гц(схема рис.15):
Рис.20
График входного и выходного воздействия на частоте входного воздействия fрез=16 Гц(схема рис.15)
Рис.21
График входного и выходного сигналов на частоте входного воздействия fср=11.237 Гц(схема рис.15)
Рис.22
Вывод: Исследовав схему в режиме Transientна разных частотах мы убедились что с приближением частоты источника входного воздействия к резонансной фазовый сдвиг уменьшается.
2.4.6. Заменим источник входного сигнала на Pulse Source и установим длительность положительного импульса не менее 5/fрез.
Длительность положительного импульса в источнике Pulse Source задаем 5/fрез=0.312 , так как fрез=16 Гц.
Эквивалентная схема с источником входного сигнала Pulse Source :
|
|
Рис.23
График переходного процесса на входе и выходе четырехполюсника(схема рис.23):
Рис.24
Графики переходных процессов на реактивных элементах четырехполюсника(схема рис.23):
Рис.25
Рис.26
Исследовав в режимеTransient четырехполюсник(схема рис.23) с источником входного воздействия Pulse Sourceна переходной процесс мы получили результаты в виде графиков . И здесь мы наблюдаем скачкообразный ток и напряжение.
2.4.7. Используем режим Stepping исследуем влияние параметров элементов электрической схемы на переходную характеристику четырехполюсника .
Графики влияния изменения параметров С1(100u,5m,10m) на переходную характеристику четырехполюсника(схема рис.23):
Рис.27
Проведя исследования на выходе четырехполюсника(схема рис.23) в режимеStepping и изменяя параметры конденсатора C1 мы видим на графиках что с увеличением емкости конденсатора ток и напряжение ведут себя более плавно чем на исходной схеме . Далее проведем исследование переходных процессов на других элементах схемы.
Рис.28
Вывод: Итак исследовав схему(рис.23) в режиме Stepping, мы получили на элементах схемы более плавный переходной процесс. При увеличении параметров конденсатора кривые напряжения и тока на элементах становятся более плавными.