TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Podobne dokumenty
TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Plan wykładu. Własności statyczne i dynamiczne elementów automatyki:

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Ćwiczenie 3 Badanie własności podstawowych liniowych członów automatyki opartych na biernych elementach elektrycznych

ĆWICZENIE 6 Transmitancje operatorowe, charakterystyki częstotliwościowe układów aktywnych pierwszego, drugiego i wyższych rzędów

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Automatyka i robotyka ETP2005L. Laboratorium semestr zimowy

A-2. Filtry bierne. wersja

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

Katedra Automatyzacji Laboratorium Podstaw Automatyzacji Produkcji Laboratorium Podstaw Automatyzacji

Dystrybucje, wiadomości wstępne (I)

Politechnika Wrocławska, Wydział Informatyki i Zarządzania. Modelowanie

Celem dwiczenia jest poznanie budowy i właściwości czwórników liniowych, a mianowicie : układu różniczkującego i całkującego.

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

Transmitancje układów ciągłych

Ćwiczenie nr 1 Odpowiedzi czasowe układów dynamicznych

PODSTAWY ELEKTOTECHNIKI LABORATORIUM

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

Wyznaczanie krzywej ładowania kondensatora

W celu obliczenia charakterystyki częstotliwościowej zastosujemy wzór 1. charakterystyka amplitudowa 0,

Ćwiczenie - 6. Wzmacniacze operacyjne - zastosowanie liniowe

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Część 1. Transmitancje i stabilność

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 4

Ćwiczenie 21. Badanie właściwości dynamicznych obiektów II rzędu. Zakres wymaganych wiadomości do kolokwium wstępnego: Program ćwiczenia:

Tranzystory w pracy impulsowej

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie charakterystyk częstotliwościowych podstawowych członów dynamicznych realizowanych za pomocą wzmacniacza operacyjnego

Teoria obwodów / Stanisław Osowski, Krzysztof Siwek, Michał Śmiałek. wyd. 2. Warszawa, Spis treści

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych. Układ całkujący i różniczkujący

FILTRY AKTYWNE. Politechnika Wrocławska. Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki. Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego

1 Układy wzmacniaczy operacyjnych

Zadania zaliczeniowe z Automatyki i Robotyki dla studentów III roku Inżynierii Biomedycznej Politechniki Lubelskiej

1 Filtr górnoprzepustowy (różniczkujący) jest to czwórnik bierny CR. Jego schemat przedstawia poniższy rysunek:

Całkowanie numeryczne

Rys 1 Schemat modelu masa- sprężyna- tłumik

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

Ćwiczenie - 1 OBSŁUGA GENERATORA I OSCYLOSKOPU. WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYKI AMPLITUDOWEJ I FAZOWEJ NA PRZYKŁADZIE FILTRU RC.

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie wzmacniacza różnicowego i określenie parametrów wzmacniacza operacyjnego

przy warunkach początkowych: 0 = 0, 0 = 0

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

Ćwiczenie 2 STANY NIEUSTALONE W OBWODACH RC, RL I RLC

PROTOKÓŁ POMIARY W OBWODACH PRĄDU PRZEMIENNEGO

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 7

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Przyjmuje się umowę, że:

PRAWO OHMA DLA PRĄDU PRZEMIENNEGO

LABORATORIUM PODSTAW TELEKOMUNIKACJI

Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi

BADANIE ELEMENTÓW RLC

WZMACNIACZ OPERACYJNY

UKŁADY RC oraz TIMER 555

Wzmacniacze operacyjne

AKADEMIA MORSKA W SZCZECINIE WI-ET / IIT / ZTT. Instrukcja do zajęc laboratoryjnych nr 6 AUTOMATYKA

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Dyskretne układy liniowe. Funkcja splotu. Równania różnicowe. Transform

A6: Wzmacniacze operacyjne w układach nieliniowych (diody)

POMIARY OSCYLOSKOPOWE. Instrukcja wykonawcza

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

Elektronika. Wzmacniacz operacyjny

A3 : Wzmacniacze operacyjne w układach liniowych

Elementy i obwody nieliniowe

Tematyka egzaminu z Podstaw sterowania

Wydział Elektryczny Katedra Telekomunikacji i Aparatury Elektronicznej

Podstawy Automatyki. wykład 1 ( ) mgr inż. Łukasz Dworzak. Politechnika Wrocławska. Instytut Technologii Maszyn i Automatyzacji (I-24)

Wzmacniacze różnicowe

Źródła zasilania i parametry przebiegu zmiennego

Instytut Politechniczny Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa. Diagnostyka i niezawodność robotów

Podstawowe człony dynamiczne. dr hab. inż. Krzysztof Patan

Informatyczne Systemy Sterowania

WSKAZÓWKI DO WYKONANIA SPRAWOZDANIA Z WYRÓWNAWCZYCH ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

4.2 Analiza fourierowska(f1)

WZMACNIACZE OPERACYJNE

Teoria sterowania - studia niestacjonarne AiR 2 stopień

Ćwiczenie nr 254. Badanie ładowania i rozładowywania kondensatora. Ustawiony prąd ładowania I [ ma ]: t ł [ s ] U ł [ V ] t r [ s ] U r [ V ] ln(u r )

Procedura modelowania matematycznego

LABORATORIUM OBWODÓW I SYGNAŁÓW. Stany nieustalone

Automatyka i Regulacja Automatyczna Laboratorium Zagadnienia Seria II

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

TRANSFORMATA FOURIERA

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

ELEMENTY AUTOMATYKI PRACA W PROGRAMIE SIMULINK 2013

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

III. DOŚWIADCZALNE OKREŚLANIE WŁAŚCIWOŚCI UKŁADÓW POMIAROWYCH I REGULACYJNYCH

Logarytmy. Funkcje logarytmiczna i wykładnicza. Równania i nierówności wykładnicze i logarytmiczne.

Badanie układów aktywnych część II

FUNKCJE ZESPOLONE Lista zadań 2005/2006

WYDZIAŁ MECHANICZNY PWR KARTA PRZEDMIOTU

Transkrypt:

TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM AKADEMIA MORSKA Katedra Telekomunikacji Morskiej

ĆWICZENIE 3 BADANIE CHARAKTERYSTYK CZASOWYCH LINIOWYCH UKŁADÓW RLC. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia są pomiary i analiza teoretyczna czasowych funkcji układowych (charakterystyk czasowych) prostych układów RLC a także ugruntowanie wiadomości na temat zastosowanie całki splotu do wyznaczania odpowiedzi na dowolne pobudzenie układu liniowego. 2. Wprowadzenie Czasowe funkcje układowe są to funkcje określające w dziedzinie czasu powiązania występujące pomiędzy odpowiedzią y( liniowego obwodu elektrycznego i wymuszeniem x(, które tę odpowiedź wywołało. Określone są one jako odpowiedź obwodu liniowego na konkretne wymuszenia. Odpowiedź układu liniowego na wymuszenie o postaci impulsu delty Diraca δ( nazywa się charakterystyką impulsową k( lub odpowiedzią impulsową: k ( = y( x( = δ ( t ) Odpowiedź impulsową układu liniowego można wyznaczyć jako odwrotną transformatę Laplace a z transmitancji operatorowej K(s) układu liniowego: gdzie: L - odwrotna transformata Laplace a K(s) transmitancja operatorowa k( [ K( s)] Odpowiedź układu liniowego na wymuszenie o postaci skoku jednostkowego nosi nazwę odpowiedzi jednostkowej: h ( = y( x( = ( t ) W takim przypadku odpowiedź układu liniowego można wyznaczyć jako odwrotną transformatę Laplace a z transmitancji operatorowej K(s) podzielonej przez zmienną zespoloną s: = h ( L K( s) s 2

Impuls Diraca jest pewną abstrakcją matematyczną spełniającą następujące warunki: δ ( = dla t = 0 δ ( = 0 dla t 0 oraz + δ ( dt = W fizycznych układach nie ma możliwości zrealizowania idealnego impulsu Diraca, ponieważ rzeczywiste impulsy mają skończony czas trwania i skończoną amplitudę. Rzeczywisty przebieg f( możemy traktować jako przybliżenie impulsu Diraca, jeżeli czas jego trwania jest znacznie mniejszy od stałych czasowych badanego układu. W takim przypadku odpowiedź impulsową wyznaczamy z zależności: k( = y( λ gdzie: y( odpowiedź układu na pobudzenie rzeczywistym impulsem f( + λ = f ( dt - oznacza pole powierzchni impulsu dla delty Diraca λ =. Jeżeli znamy odpowiedź impulsową k( układu korzystając z całki splotu możemy wyznaczyć odpowiedź układu liniowego y( na dowolne pobudzenie x(. y( = t k( τ ) x( t τ ) dτ Powyższe równanie można zapisać symbolicznie w postaci. 3. Przykładowe obliczenia y( = k( x( Wyznaczmy odpowiedź impulsową i jednostkową układu całkującego przedstawionego na rysunku. R C Rysunek. Układ całkujący. Transmitancję operatorową K(s) przedstawionego układu można napisać w postaci: K( s) = sc R + sc = = s + s + Korzystając ze wzorów zamieszczonych we wprowadzeniu można obliczyć odpowiedź impulsową k( analizowanego układu: 3

k ( [ K( s)] s + = exp t ( Podobnie wyznaczamy odpowiedź jednostkową: h( K( s) s s s + exp s = s + t ( Na rysunku 2 zamieszczono wykresy czasowe odpowiedzi impulsowej i jednostkowej analizowanego układu całkującego (R =, C = ). a) b) k(,2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 2 4 6 t [s] h(,2 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 2 4 6 t [s] Rysunek 2 Charakterystyki czasowe układu całkującego a) odpowiedź impulsowa b) odpowiedź jednostkowa 4. Program ćwiczenia a) Wyznaczyć charakterystykę impulsową układu pierwszego rzędu (może być opisany za pomocą równania różniczkowego pierwszego rzędu). W tym celu należy: Połączyć układ pomiarowy. Zrealizować za pomocą przełączników na płytce układu podany przez prowadzącego ćwiczenia. Na wejście badanego układu podać ciąg krótkich impulsów prostokątnych (pseudoimpulsów Diraca) o odpowiednio długim okresie powtarzania. Dokonać pomiarów parametrów (wysokość i czas trwania) pseudoimpulsu Diraca w celu określenia współczynnika λ. Przerysować z oscyloskopu pobudzenie i odpowiedź badanego układu pamiętając o kalibracji oscyloskopu i zapisaniu współczynników odchylania i podstawy czasu. b) Wyznaczyć charakterystykę jednostkową układu pierwszego rzędu Postępujemy analogicznie jak w przypadku punktu 4a tylko na wejście układu podajemy ciąg impulsów prostokątnych o czasie trwania znacznie dłuższym niż 4

Uwaga stała czasowa badanego układu. c) Wyznaczyć charakterystykę impulsową układu drugiego rzędu (może być opisany za pomocą równania różniczkowego drugiego rzędu). Postępujemy analogicznie jak w przypadku punktu 4a d) Wyznaczyć charakterystykę jednostkową układu pierwszego rzędu Postępujemy analogicznie jak w przypadku punktu 4b. W ćwiczeniu można skorzystać z przystawki oscyloskopowej. W tym przypadku istnieje wtedy możliwość nagrania na dyskietkę oscylogramów badanych sygnałów a następnie ich wydrukowaniu w sprawozdaniu. 5. Schemat ideowy badanego układu R L C R 2 L 2 C 2 u i ( u o ( Rysunek 3. Schemat ideowy badanego układu Wartości elementów: Układ nr: R=986 ohm, C=30,3 nf, L=39,6 mh(07,5 ohm) R2=000 ohm, C2=36,3 nf, L2=40,8 mh(97,7 ohm) Układ nr2: R=594 ohm, C=20,0 nf, L=44,6 mh(06,5 ohm) R2=633 ohm, C2=23, nf, L2=40,8 mh(98,3 ohm) 6. Opracowanie wyników a) Wyznaczyć teoretycznie na podstawie topologii układu i wartości elementów odpowiedź impulsową układu pierwszego rzędu. Należy skorzystać z odwrotnej transformaty Laplace a L - [K(s)]. b) Wyznaczyć teoretycznie na podstawie topologii układu i wartości elementów odpowiedź jednostkową układu pierwszego rzędu. Należy skorzystać z całki splotu h( = k( * (. c) Wyznaczyć teoretycznie na podstawie topologii układu i wartości elementów odpowiedź impulsową układu drugiego rzędu. Należy skorzystać z odwrotnej transformaty Laplace a L [K(s)]. d) Wyznaczyć teoretycznie na podstawie topologii układu i wartości elementów 5

odpowiedź jednostkową układu drugiego rzędu. Należy skorzystać z odwrotnej transformaty Laplace a L [K(s)/s]. e) Wykreślić otrzymane na drodze teoretycznej charakterystyki czasowe badanych układów liniowych. f) Porównać i skomentować wyniki otrzymane na drodze teoretycznej i doświadczalnej. Wyciągnąć wnioski na temat ewentualnych różnic. 7. Pytania kontrolne a) Podać definicję odpowiedzi impulsowej b) Podać definicję odpowiedzi jednostkowej c) Omówić metodę wyznaczania odpowiedzi impulsowej na podstawie znajomości transmitancji operatorowej d) Omówić metodę wyznaczania odpowiedzi jednostkowej na podstawie znajomości transmitancji operatorowej e) Omówić całkę splotu i jej zastosowanie do wyznaczania odpowiedzi układu liniowego na dowolne pobudzenie f) Wyznaczyć odpowiedź układu całkującego na pobudzenie impulsowe g) Wyznaczyć odpowiedź układu różniczkującego na pobudzenie impulsowe h) Wyznaczyć odpowiedź układu całkującego na pobudzenie jednostkowe i) Wyznaczyć odpowiedź układu różniczkującego na pobudzenie jednostkowe 6