Přenos pasivního dvojbranu RC

Podobné dokumenty
Impedanční děliče - příklady

Měření na nízkofrekvenčním zesilovači. Schéma zapojení:

Studium tranzistorového zesilovače

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela obvodové funkce

Teoretický úvod: [%] (1)

ISŠ Nová Paka, Kumburská 846, Nová Paka Automatizace Dynamické vlastnosti členů frekvenční charakteristiky

1. Zadání. 2. Teorie úlohy ID: Jméno: Jan Švec. Předmět: Elektromagnetické vlny, antény a vedení. Číslo úlohy: 7. Měřeno dne: 30.3.

3. Kmitočtové charakteristiky

Teorie úlohy: Operační zesilovač je elektronický obvod, který se využívá v měřící, výpočetní a regulační technice. Má napěťové zesílení alespoň A u

U1, U2 vnější napětí dvojbranu I1, I2 vnější proudy dvojbranu

Pokud není uvedeno jinak, uvedený materiál je z vlastních zdrojů autora

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

Kapacita, indukčnost; kapacitor-kondenzátor, induktor-cívka

Frekvenční charakteristiky

13 Měření na sériovém rezonančním obvodu

Grafické zobrazení frekvenčních závislostí

Poř. č. Příjmení a jméno Třída Skupina Školní rok 2 BARTEK Tomáš S /10

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

X31EO2 - Elektrické obvody 2. Kmitočtové charakteristiky

Cvičení 11. B1B14ZEL1 / Základy elektrotechnického inženýrství

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Operační zesilovač, jeho vlastnosti a využití:

Posudek oponenta bakalářské práce

Děliče napětí a zapojení tranzistoru

ITO. Semestrální projekt. Fakulta Informačních Technologií

r Odvoď te přenosovou funkci obvodů na obr.2.16, je-li vstupem napě tí u 1 a výstupem napě tí u 2. Uvaž ujte R = 1Ω, L = 1H a C = 1F.

1 U Zapište hodnotu časové konstanty derivačního obvodu. Vyznačte měřítko na časové ose v uvedeném grafu.

Kmitočtová analýza (AC Analysis) = analýza kmitočtových závislostí obvodových veličin v harmonickém ustáleném stavu (HUS) při první iteraci ano

Elektromechanický oscilátor

Teorie elektronických obvodů (MTEO)

1. Změřte závislost indukčnosti cívky na procházejícím proudu pro tyto případy:

Mějme obvod podle obrázku. Jaké napětí bude v bodech 1, 2, 3 (proti zemní svorce)? Jaké mezi uzly 1 a 2? Jaké mezi uzly 2 a 3?

2. STŘÍDAVÉ JEDNOFÁZOVÉ OBVODY

Fyzikální praktikum...

Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer

Statická analýza fyziologických systémů

II. Nakreslete zapojení a popište funkci a význam součástí následujícího obvodu: Integrátor s OZ

Harmonický ustálený stav pokyny k měření Laboratorní cvičení č. 1

teorie elektronických obvodů Jiří Petržela analýza obvodů metodou orientovaných grafů

Zadané hodnoty: R L L = 0,1 H. U = 24 V f = 50 Hz

Kompenzovaný vstupní dělič Analogový nízkofrekvenční milivoltmetr

Fázorové diagramy pro ideální rezistor, skutečná cívka, ideální cívka, skutečný kondenzátor, ideální kondenzátor.

Určeno pro posluchače bakalářských studijních programů FS

CW01 - Teorie měření a regulace

1.1. Základní pojmy 1.2. Jednoduché obvody se střídavým proudem

Vykreslete převodní, modulovou a fázovou charakteristiku C-R článku. Zjistěte rezonanční frekvenci tohoto článku. Proveďte šumovou analýzu obvodu.

elektrické filtry Jiří Petržela všepropustné fázovací články, kmitočtové korektory

Elektronické obvody pro optoelektroniku a telekomunikační techniku pro integrovanou výuku VUT a VŠB-TU

Měření na bipolárním tranzistoru.

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření parametrů operačních zesilovačů, část 3-7-5

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření přenosových vlastností dvojbranu, část

Základy elektrotechniky 2 (21ZEL2) Přednáška 1

Rezistor je součástka kmitočtově nezávislá, to znamená, že se chová stejně v obvodu AC i DC proudu (platí pro ideální rezistor).

Pasivní tvarovací obvody RC

STŘÍDAVÝ ELEKTRICKÝ PROUD Trojfázová soustava TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

KOMPLEXNÍ DVOJBRANY - PŘENOSOVÉ VLASTNOSTI

, p = c + jω nejsou zde uvedeny všechny vlastnosti viz lit.

Vstupní signál protne zvolenou úroveň. Na základě získaných údajů se dá spočítat perioda signálu a kmitočet. Obrázek č.2

Srovnání charakteristik tónového generátoru a zvukové karty PC

Měření kapacity kondenzátoru a indukčnosti cívky. Ověření frekvenční závislosti kapacitance a induktance pomocí TG nebo SC

Zesilovače. Ing. M. Bešta

Nízkofrekvenční předzesilovač

Hlavní parametry rádiových přijímačů

SEMESTRÁLNÍ PRÁCE Z PŘEDMĚTU NÁVRH A ANALÝZA ELEKTRONICKÝCH OBVODŮ

1. Měření parametrů koaxiálních napáječů

LABORATORNÍ PROTOKOL Z PŘEDMĚTU SILNOPROUDÁ ELEKTROTECHNIKA

Fyzikální praktikum 3 Operační zesilovač

napájecí zdroj I 1 zesilovač Obr. 1: Zesilovač jako čtyřpól

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium Studijní program Fyzika obor Učitelství fyziky matematiky pro střední školy

3.5 Ověření frekvenční závislosti kapacitance a induktance

LABORATORNÍ CVIČENÍ Z MST KATEDRA TELEK. TECHNIKY. Měření nf charakteristik. ŠTĚPÁN Lukáš 2006/2007. Datum měření

Matematika 1 MA1. 1 Analytická geometrie v prostoru - základní pojmy. 4 Vzdálenosti. 12. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 32

2. Měření parametrů symetrických vedení

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

(s výjimkou komparátoru v zapojení č. 5) se vyhněte saturaci výstupního napětí. Volte tedy

Experiment s FM přijímačem TDA7000

20ZEKT: přednáška č. 3

Hrozba nebezpečných rezonancí v elektrických sítích. Ing. Jaroslav Pawlas ELCOM, a.s. Divize Realizace a inženýrink

7 Měření transformátoru nakrátko

označme j = (0, 1) a nazvěme tuto dvojici imaginární jednotkou. Potom libovolnou (x, y) = (x, 0) + (0, y) = (x, 0) + (0, 1)(y, 0) = x + jy,

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

SMĚŠOVAČ 104-4R

Nastavení parametrů PID a PSD regulátorů

C p. R d dielektrické ztráty R sk odpor závislý na frekvenci C p kapacita mezi přívody a závity

d p o r o v t e p l o m ě r, t e r m o č l á n k

Jméno a příjmení. Ročník. Měřeno dne Příprava Opravy Učitel Hodnocení. Charakteristiky optoelektronických součástek

pracovní list studenta RC obvody Měření kapacity kondenzátoru Vojtěch Beneš

2. Pomocí Theveninova teorému zjednodušte zapojení na obrázku, vypočtěte hodnoty jeho prvků. U 1 =10 V, R 1 =1 kω, R 2 =2,2 kω.

Příloha P1 Určení parametrů synchronního generátoru, měření provozních a poruchových stavů synchronního generátoru

Katedra elektrotechniky Fakulta elektrotechniky a informatiky, VŠB - TU Ostrava MĚŘENÍ NA JEDNOFÁZOVÉM TRANSFORMÁTORU.

Měření vlnové délky, impedance, návrh impedančního přizpůsobení

ELEKTROTECHNIKA 2 TEMATICKÉ OKRUHY

Symetrické stavy v trojfázové soustavě

elektrické filtry Jiří Petržela filtry založené na jiných fyzikálních principech

Střední průmyslová škola elektrotechnická a informačních technologií Brno

Osnova kurzu. Základy teorie elektrických obvodů 3

Nelineární obvody. V nelineárních obvodech však platí Kirchhoffovy zákony.

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření optoelektronického vazebního členu, část

Identifikátor materiálu: VY_32_INOVACE_348

POZNÁMKY K ZADÁNÍ PREZENTACÍ - 17BBEO - TÉMA 2

Transkript:

Střední průmyslová škola elektrotechnická Pardubice VIČENÍ Z ELEKTRONIKY Přenos pasivního dvojbranu R Příjmení : Česák Číslo úlohy : 1 Jméno : Petr Datum zadání : 7.1.97 Školní rok : 1997/98 Datum odevzdání : 4.11.97 Třída/skupina : 3.B/A Klasifikace : Počet stran : 5 Počet grafických příloh : 3

OBSAH: Zadání...strana č. 1 Úvod...strana č. 1, Teoretický rozbor...strana č.,3 Vlastní výpočet...strana č. 3,4,5 Literatura...strana č. 5 Závěr...strana č. 5 ZADÁNÍ: Určete přenos a zakreslete přenosovou a fázovou a modulovou charakteristiku zadaného dvojbranu R. Při řešení uvažujte, že vnitřní odpor budícího generátoru R i a zatěžovací odpor R z. Pro kontrolu výsledků použijte z některých simulačních programů pro el. obvody. 4R R R 4 R = 1kΩ = 1nF ÚVOD: Pasivním immitančním lineárním dvojbranem rozumíme elektrický obvod se dvěma bránami, t.j. dvěma dvojicemi svorek, přičemž ve většině případů je jedna vstupní svorka společná s jednou výstupní svorkou (trojpól). Při buzení ustáleným střídavým napětím danné frekvence (přiváděným na vstupní svorky) se na výstupních svorkách objevuje napětí dvojbran má určitý napěťový přenos A. Je definován vztahem: A = U 1 U kde u 1 je vstupní napětí a u je výstupní napětí. Přenos sledovaných dvojbranů je na kmitočtu závislé komplexní číslo, které můžeme vyjádřit ve složkovém nebo exponenciálním tvaru. A = Re A + j Im A nebo A = A e jϕ Jeho absolutní hodnotu A a fázi ϕ vypočítáme ze vztahů: -1-

A = A = ReAu + ImAu ϕ = arctg Im Au ReAu Dobrou představu o chování určitého dvojbranu v obvodu dává grafické znázornění kmitočtové závislosti jeho přenosu. Užívá se dvou rovnocenných způsobů: a) Odděleného znázornění kmitočtových závislostí absolutní hodnoty přenosu útlumovou charakteristikou a fáze fázovou charakteristikou. Přenos se při tomto znázornění vyjadřuje obvykle v decibelech: a = log A = log U 1 (db) U Vynáší se v lineární stupnici na svislou osu. Fázový posun užívá rovněž stupnice lineární. Kmitočtová osa je nejčastěji dělena logaritmicky, neboť zpravidla musí obsáhnout značná kmitočtová pásma, ve kterých se přenos sleduje. b) Současného znázornění velikosti i fáze přenosu fázorovou kmitočtovou charakteristikou v Gaussově rovině. Na svislou osu se vynáší imaginární, na vodorovnou reálná část přenosu. Každému kmitočtu odpovídá určitá velikost a směr fázoru přenosu, které jsou určeny absolutní hodnotou A a fázi ϕ, takže fázor přenosu je pro každý kmitočet představován orientovanou úsečkou spojující počátek souřadnic s obrazem komplexního čísla A. Při změně kmitočtu dochází obecně ke změně velikosti i fáze přenosu. Orientovaná úsečka představující fázor A se natáčí a mění svou délku. Její hrot přitom opisuje v Gaussově rovině křivku, která se nazývá fázorová kmitočtová charakteristika. Její rovnici získáme, vyjádříme-li imaginární část přenosu pomocí jeho části reálné. Užíváme podobného postupu jako při odvozování kmitočtových charakteristik impedance komplexních jednobranů v Gaussově rovině. Zadaný třípříčkový R článek se používá tam, kde je potřeba pootočit fázi o 18 (napěťový přenos je však -38 db). TEORETIKÝ ROZBOR: Napěťový přenos dvojbranu lze řešit několika způsoby: a) Můžeme vyjádřit celkovou impedanci Z a vypočítat napětí U. V tomto případě by byl výpočet složitý a dlouhý. Tento způsob se hodí např. pro sériovou kombinaci dvou pasivních součástek, kde Au = U 1 Z =. U Z1 + Z b) Metodou uzlových napětí. Každý uzel si označíme a napíšeme odpovídající rovnice. Z rovnic spočítáme napětí uzlu U pomocí determinantu matice. Napěťový přenos spočítáme Au = U / U 1 ; rozdělíme na reálnou a imaginární --

část ( Re Au, Im Au ); dále spočítáme absolutní hodnotu napěťového přenosu Au a její fázový úhel ϕ. Uděláme tabulku hodnot, kde budeme pro jednotlivé zvolené frekvence počítat napěťový přenos Au, absolutní hodnotu napěťového přenosu a fázový úhel ϕ. Vypočtené hodnoty vyneseme do grafu. VLASTNÍ VÝPOČET: 4R U A R U B R U U 1 4 Rovnice: 1 U a (3G + jω) - U b G + = U 1 G -U a G + U b (3G + jω) - U c G = 3 - U b G + U c (G + jω) = Řešení rovnic pomocí matic: Matice A: 3G+ jω G G 3G+ jω G G G+ jω A Determinant matice A: 4 D A = ( 3G + jω ) ( G + jω ) -G ( 3G + jω ) -G ( G + jω) = 9G 3 +6G jω -Gω +9G jω -6G ω -jω 3 3-6G 3 -G jω -G 3 -G jω = = G 3-7Gω + jω(1 (1G - ω ) Matice B: G+ jω G U1G G G+ jω G B Determinant matice B: 5 D B = U 1 G 3 Napětí na výstupu: U = D B / D A -3-

3 UG 1 6 U = 3 G 7ω G+ jω( 1G ω ) Napěťový přenos dostaneme: 7 Au = Au = U 1 U 1 7ω R + jωr( 1 ω R) 8 Uděláme substituci pro zjednodučení výpočtu: x = ω R 1 9 Au = + j x(1 x) Vyjádříme si reálnou a imaginární část: 1 Re Au = 4 + x( 116+ 5x+ x ) 11 Im Au= x( 1 x) 4 + x( 116+ 5x+ x ) 1 Au = ReAu + ImAu = 13 ϕ = arctg Im Au ReAu = arctg ( ) + x(1 x) 4+ x(116 + 5x + x ) x(1 x) 14 a = log Au Zvolíme si frekvenci: f = 5 khz spočítáme x podle vzorce 8: x = (πf ) R = 9,8696 x dosadíme do vztahu 1 a spočítáme reálnou část Au: Re Au = 4 + x( 116+ 5x+ x ) =,133 Podle vztahu 11 spočítáme imaginární část Au: Im Au= j x( 1 x) =,138 4 + x( 116+ 5x+ x ) -4-

Z realné a imaginární části napěťového přenosu spočítáme podle vztahu 1 absolutní hodnotu fáze: ( ) + x(1 x) Au = ReAu + ImAu = =,1338 4+ x(116 + 5x + x ) Podle vztahu 14 spočítáme přenos: a = log Au = 37,471 db K absolutní hodnotě napěťového přenosu spočítáme úhel ϕ, podle vztahu 13: ϕ = arctg Im Au ReAu = arctg x(1 x) = 185 4 Takto pokračujeme dále a získáme tak následující tabulku a grafy 1-3. f [Hz] 1 3 4 5 6 7 8 9 Re Au [ ],5,44,3,1,13,8,4,,6 -,5 Im Au [ ], -,16 -,5 -,7 -,6 -,3 -,1 -,18 -,169 -,15 /Au/ [db] -6, -6,49-7,66-9,11-1,57-11,95-13, -14,37-15,43-16,43 ϕ [ ] 339 31 37 97 89 8 77 7 67 f [khz] 1 3 4 5 6 7 8 9 Re Au [ ] -,1 -,35 -,9 -,1 -,14 -,11 -,7 -,49 -,35 Im Au [ ] -,13 -,51 -, -,7 -,1,8,17,19,18 /Au/ [db] -17,34-4,39-8,9-3,98-36,575-39,815-4,753-45,443-47,9 ϕ [ ] 64 35 14 198 185 175 166 159 153 f [khz] 1 3 4 5 6 7 8 9 Re Au [ ] -,6 -, -5,17E-5-1,69E-5-7,1E-6-3,4E-6-1,85E-6-1,9E-6-6,79E-7 Im Au [ ],16,4 1,35E-4 5,94E-5 3,11E-5 1,8E-5 1,15E-5 7,76E-6 5,47E-6 /Au/ [db] -5,15-66,68-76,817-84,184-89,938-94,655-98,65-1,119-15,179 ϕ [ ] 147 11 111 15 1 1 99 97 97 LITERATURA: ing. J. Nobilis: TEORIE ELEKTRONIKÝH OBVODU I J. Maťátko: ELEKTRONIKA ZÁVĚR: Zesílení zadaného třípříčkového R článku klesá při zvyšující se frekvenci vstupního signálu (při 5,5kHz je zesílení Au -38dB). Fáze se při poměrně malém zvyšování frekvence (po 1 Hz) otáčí velice rychle (f=hz, ϕ = ;f=8hz, ϕ = 9 ). Avšak při určité frekvenci (v našem případě 5,5kHz) se fáze otočí o 18 a při dalším zvyšování frekvence fáze i zesílení pozvolna klesá (při 5kHz je fáze pootočena o 115 a zesílení je -7dB) R článek se používá k otocění fáze o 18. Vypočtené hodnoty, které byly vyneseny v grafech, odpovídají výsledkům v simulačním programu pro el. obvody Micro-ap V. - 5 -

Fázorová kmitočtová charakteristika -,1 -,5,5,1,15,,5,3,35,4,45,5,55Re Au,5 5,5kHz -,5 khz -,1 1,3kHz -,15 85Hz 55Hz -, 655Hz 16Hz -,5 316Hz 454Hz -,3 19Hz -Im Au ϕ[ ] 36 33 3 7 4 1 18 15 1 9 6 3 Fázová charakteristika 5 1 15 5 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 f[khz] Útlumová charakteristika 5 1 15 5 3 35 4 45 5 55 6 65 7 75 8 85 9 f[khz] - -4-6 -8-1 -1 -a[db]