Передаточной функцией нагруженного четырехполюсника, называют отношение реакции цепи к воздействию. Если входным воздействием считать напряжение генератора с комплексным действующим значением Uг, а реакцией четырехполюсника на это воздействие - напряжение с комплексным действующим значением U2 или ток с комплексным действующим значением I2, то получаются комплексные передаточные функции общего вида (7.1; 7.2):
|
| (7.1)
|
|
| (7.2)
|
В частных случаях, когда заданными воздействиями являются напряжение на входных зажимах четырехполюсника или ток, протекающий через эти зажимы, получают следующие четыре разновидности передаточных функций (7.3)
| ; ; ; .
| (7.3)
|
где
| HU – комплексный коэффициент передачи по напряжению;
|
| HY - комплексный коэффициент передачи по проводимости;
|
| Hi - комплексный коэффициент передачи по току;
|
| Hz - комплексный коэффициент передачи по сопротивлению.
|
| | | |
Можно вычислять передаточные функции в различных режимах работы четырехполюсника (7.4; 7.5):
|
| (7.4)
|
|
| (7.5)
|
Физическим смыслом передаточной функции является нахождение амплитудно-частотной (АЧХ) и фазово-частотной (ФЧХ) характеристик (7.6).
|
| (7.6)
|
Модуль комплексной передаточной функции показывает во сколько раз изменилось гармоническое напряжение на входе нагруженного четырехполюсника по сравнению с его значением на входе и называется амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) (7.7)
|
| (7.7)
|
Фазово-частотная характеристика (ФЧХ) определяет сдвиг фаз между гармоническими колебаниями на входе и выходе четырехполюсника (7.8)
|
| (7.8)
|
Все выше сказанное так же характерно и для передаточной функции по току (7.9; 7.10)
|
| (7.9)
|
|
| (7.10)
|
Рассчитаем передаточную функцию операторным методом, примем (7.11)
АЧХ найдем из соотно
шения (7.12):
|
| (7.12)
|
Фазо-частотная характеристика (ФЧХ) — частотная зависимость разности фаз между выходным и входным сигналами (7.12).
|
| (7.12)
|
8. Используя одну из прикладных программ (электронная скамья WEWB, MATHCAD или другую) получить графики АЧХ и ФЧХ и внести их в пояснительную записку.
Графики построенные с помощью программы MathCAD приведены на рис. 8.1; 8.2.
Рис. 8.1 - график АЧХ
Рис. 8.2 - график ФЧХ
Для проверки правильности построения графика АЧХ рассчитаем передаточную функцию при частоте (рис. 8.3) и (рис. 8.4).
Рис. 8.3 - схем
а четырехполюсника при
Рис. 8.4 - схема четырехполюсника при
9. Определить переходную и импульсную характеристики четырехполюсника, пользуясь классическим и операторным методами.
Переходная характеристика четырехполюсника - это реакция цепи на единичное входное воздействие (9.1 рис. 9.1).
|
| (9.1)
|
Рис. 9.1 – переходная характеристика четырехполюсника
Импульсная характеристика четырёхполюсника определяется как реакция на входное воздействие. Импульсная характеристика - это производная от переходной характеристики
Найдем передаточную функцию операторным методом (9.2; 9.3)
|
| (9.2)
|
Найдем изображение переходной характеристики (9.3)
| (9.3)
|
Н
айдем полюсы и нули, используя теорему разложения (9.4)
|
| (9.4)
|
| pk-корни полинома F2(p).
|
| | | |
0,36р
p1 = 0 p2 = -2325,58
Подставим все найденные значения в формулу переходной характеристики
Рис. 9.2 - гр
афик переходной характеристики
Проверка:
При t = 0:
Рис. 9.3 - эквивалентная схема четырехполюсника в первый момент времени после коммутации
При t = :
Рис. 9.4 - эквивалентная схема четырехполюсника через бесконечно больш
ой период времени после коммутации
Импульсная характеристика:
Рис. 9.5 – график импульсной характеристики
1000