13. ANALIZA CZĘSTOTLIWOŚCIOWA UKŁADÓW SLS

Podobne dokumenty
TEORIA OBWODÓW I SYGNAŁÓW LABORATORIUM

1 Wprowadzenie. WFiIS

CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWE

rezonansu rezonansem napięć rezonansem szeregowym rezonansem prądów rezonansem równoległym

Charakterystyka amplitudowa i fazowa filtru aktywnego

BADANIE FILTRÓW. Instytut Fizyki Akademia Pomorska w Słupsku

CZWÓRNIKI KLASYFIKACJA CZWÓRNIKÓW.

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

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

BADANIE DOLNOPRZEPUSTOWEGO FILTRU RC

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

PROTOKÓŁ POMIAROWY - SPRAWOZDANIE

WSTĘP DO ELEKTRONIKI

Liniowe układy scalone. Filtry aktywne w oparciu o wzmacniacze operacyjne

Ćwiczenie 3 BADANIE OBWODÓW PRĄDU SINUSOIDALNEGO Z ELEMENTAMI RLC

Własności dynamiczne przetworników pierwszego rzędu

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, WYDZIAŁ PPT I-21 LABORATORIUM Z PODSTAW ELEKTRONIKI Ćwiczenie nr 4. Czwórniki bierne - charakterystyki częstotliwościowe

Analiza właściwości filtrów dolnoprzepustowych

H f = U WY f U WE f =A f e j f. 1. Cel ćwiczenia. 2. Wprowadzenie. H f

Ćwiczenie nr 6 Charakterystyki częstotliwościowe

Własności i charakterystyki czwórników

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

Teoria sterowania - studia niestacjonarne AiR 2 stopień

Podstawowe człony dynamiczne

Układ regulacji automatycznej (URA) kryteria stabilności

2. REZONANS W OBWODACH ELEKTRYCZNYCH

Filtracja. Krzysztof Patan

Podstawowe zastosowania wzmacniaczy operacyjnych. Układ całkujący i różniczkujący

Temat: Wzmacniacze selektywne

Ćwiczenie nr 65. Badanie wzmacniacza mocy

Teoria Sygnałów. III rok Informatyki Stosowanej. Wykład 8

Ćwiczenie nr 11. Projektowanie sekcji bikwadratowej filtrów aktywnych

Ćwiczenie F1 ( 90 minut ) Filtry pasywne

Ćwiczenie F1. Filtry Pasywne

Filtry. Przemysław Barański. 7 października 2012

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

f = 2 śr MODULACJE

Data wykonania: Data oddania: Zwrot do poprawy: Data oddania: Data zliczenia: OCENA

WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK FILTRÓW BIERNYCH. (komputerowe metody symulacji)

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

Filtry aktywne filtr środkowoprzepustowy

Tranzystorowe wzmacniacze OE OB OC. na tranzystorach bipolarnych

Transmitancje i charakterystyki częstotliwościowe. Krzysztof Patan

A-2. Filtry bierne. wersja

Wykonawcy: Data Wydział Elektryczny Studia dzienne Nr grupy:

ĆWICZENIE 5 EMC FILTRY AKTYWNE RC. 1. Wprowadzenie. f bez zakłóceń. Zasilanie FILTR Odbiornik. f zakłóceń

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

10. METODY NIEALGORYTMICZNE ANALIZY OBWODÓW LINIOWYCH

Badanie wzmacniacza niskiej częstotliwości

Teoria Sygnałów. Inżynieria Obliczeniowa II rok 2018/19. Wykład 10. ( t) Wykorzystanie transformacji Fouriera w analizie korelacyjnej

Analiza właściwości filtra selektywnego

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Interpolacja, aproksymacja całkowanie. Interpolacja Krzywa przechodzi przez punkty kontrolne

Ćwiczenie F3. Filtry aktywne

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Sposoby modelowania układów dynamicznych. Pytania

Laboratorium nr 4: Porównanie filtrów FIR i IIR. skończonej odpowiedzi impulsowej (FIR) zawsze stabilne, mogą mieć liniową charakterystykę fazową

Podstawy Automatyki. Wykład 5 - stabilność liniowych układów dynamicznych. dr inż. Jakub Możaryn. Warszawa, Instytut Automatyki i Robotyki

Ćwiczenie 1 Podstawy opisu i analizy obwodów w programie SPICE

Laboratorium Wirtualne Obwodów w Stanach Ustalonych i Nieustalonych

Ćwiczenie - 7. Filtry

AKADEMIA MORSKA KATEDRA NAWIGACJI TECHNICZEJ

Laboratorium KOMPUTEROWE PROJEKTOWANIE UKŁADÓW

Induktor i kondensator. Warunki początkowe. oraz ciągłość warunków początkowych

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

Laboratorium Elektroniki

Projektowanie układów regulacji w dziedzinie częstotliwości. dr hab. inż. Krzysztof Patan, prof. PWSZ

Obwody prądu zmiennego

POMIARY WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania. Podstawy Automatyki

Automatyka i robotyka

TERAZ O SYGNAŁACH. Przebieg i widmo Zniekształcenia sygnałów okresowych Miary sygnałów Zasady cyfryzacji sygnałów analogowych

Wzmacniacz jako generator. Warunki generacji

Andrzej Leśnicki Laboratorium CPS Ćwiczenie 10 1/12 ĆWICZENIE 10. Filtry FIR

Korekcja układów regulacji

Filtry aktywne filtr górnoprzepustowy

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Elektronika (konspekt)

Podstawy Automatyki. Wykład 3 - charakterystyki częstotliwościowe, podstawowe człony dynamiczne. dr inż. Jakub Możaryn. Instytut Automatyki i Robotyki

Technika regulacji automatycznej

1 Dana jest funkcja logiczna f(x 3, x 2, x 1, x 0 )= (1, 3, 5, 7, 12, 13, 15 (4, 6, 9))*.

Wzmacniacze selektywne Filtry aktywne cz.1

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

SYNTEZA obwodów. Zbigniew Leonowicz

b n y k n T s Filtr cyfrowy opisuje się również za pomocą splotu dyskretnego przedstawionego poniżej:

REZONANS SZEREGOWY I RÓWNOLEGŁY. I. Rezonans napięć

Projekt z Układów Elektronicznych 1

dr inż. Krzysztof Stawicki

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Pracownia Fizyczna i Elektroniczna 2014

Przetwarzanie sygnałów z czasem ciągłym

układu otwartego na płaszczyźnie zmiennej zespolonej. Sformułowane przez Nyquista kryterium stabilności przedstawia się następująco:

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

(1.1) gdzie: - f = f 2 f 1 - bezwzględna szerokość pasma, f śr = (f 2 + f 1 )/2 częstotliwość środkowa.

L ABORATORIUM UKŁADÓW ANALOGOWYCH

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

LABORATORIUM Z FIZYKI

PODSTAWY AUTOMATYKI. Analiza w dziedzinie czasu i częstotliwości dla elementarnych obiektów automatyki.

Transkrypt:

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS 3. ANALZA ZĘSTOTLWOŚOWA ŁADÓW SLS 3.. POJĘE MMTANJ TANSMTANJ ozpatrzmy układ elektryczny, na który działa wymuszenie harmoniczne o symbolicznej wartości skutecznej F (napięciowe lub prądowe i dla któreo poszukiwaną funkcją jest odpowiedź o symbolicznej wartości skutecznej (prądowa lub napięciowa. F układ SLS Jeśli wielkości F i występują na tych samych zaciskach to rozpatrywany układ staje się dwójnikiem. Jeo stan opisany jest parą funkcji: prądu i napięcia wejścioweo W zależności od wymuszenia odpowiedź wyznaczamy ze wzoru: a b Z Z Y Z (3.a Y (3.b Z Lub definiujemy jako: Mpedancja Z (3.a admtanja Z Y (3.b Dla obu tych wielkości spełniających związek Y Z (3.3 stosujemy określenie : MMTANJA e-mail: mszulim@wat.edu.pl /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS W przypadku wyodrębnienia dwóch par zacisków mamy do czynienia z czwórnikiem. Jeśli wymuszenie jest związane z jedną bramą a odpowiedź z druą to relacje pomiędzy nimi - stosunek odpowiedzi do wymuszenia nazywamy TANSMTANJĄ. F (3.4 F czyli F (3.5 Ponieważ w przypadku czwórnika wymuszeniem i odpowiedzią może być prąd lub napięcie, należy więc rozróżnić cztery transmitancje: transmitancję napięciową u u (3.6a transmitancję prądowo-napięciową iu i u (3.6b transmitancję prądową i i (3.6c ui u i transmitancję napięciowo-prądową (3.6d e-mail: mszulim@wat.edu.pl /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS 3.. HAATEYSTY ZĘSTOTLWOŚOWE mmitancje i transmitancje są wielkościami zespolonymi, zależnymi od układu (jeo struktury i wartości elementów oraz od pulsacji (częstotliwości synału wymuszająceo. Dla układu linioweo, będąceo w stanie ustalonym, badaneo przy przebieach harmonicznych dla określonej pulsacji słuszna jest zależność: F m m e F e jψ jψ F j ( ψ e ψ F (3.7 F j Θ e moduł transmitancji określony jest stosunkiem wartości skutecznych odpowiedzi do wymuszenia arument transmitancji Θ wyraża kąt przesunięcia fazoweo odpowiedzi w odniesieniu do wymuszenia harakterystykami częstotliwościowymi układu SLS nazywamy zależność transmitancji lub immitancji układu od częstotliwości lub pulsacji synału harmoniczneo. jθ ( ( ( e P( jq( ( (3.8 dzie: ( - częstotliwościowa charakterystyka amplitudowo-fazowa ( - częstotliwościowa charakterystyka amplitudowa Θ( - częstotliwościowa charakterystyka fazowa P( - częstotliwościowa charakterystyka części rzeczywistej transmitancji Q( - częstotliwościowa charakterystyka części urojonej transmitancji e-mail: mszulim@wat.edu.pl 3 /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS WYESY WYBANYH HAATEYSTY na przykładzie układu (FD Zakładamy, że wymuszeniem jest napięcie u ( t m sint. Stosując się metodę symboliczną - wyznaczamy j j Zatem transmitancja napięciowa dla rozpatrywaneo układu wyniesie: u j j j j j zyli: ( u j (3.9 e-mail: mszulim@wat.edu.pl 4 /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS u ( j j j j j (3. Zatem: P(, Q( u ( j P( Q( Q( P(,5 -,5 / P( - częstotliwościowa charakterystyka części rzeczywistej transmitancji Q( - częstotliwościowa charakterystyka części urojonej transmitancji e-mail: mszulim@wat.edu.pl 5 /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS e-mail: mszulim@wat.edu.pl 6 /4 ( j u j zyli: ( ( ( ( ( Q P zależność modułu transmitancji od pulsacji opisuje równanie: ( (3. Natomiast ( ( ( arct P Q arct Θ zależność arumentu transmitancji od pulsacji opisuje równanie: ( arct Θ ( (3.

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS u ( e j [ arct ( ] ( Θ( ( - częstotliwościowa charakterystyka amplitudowa (,77 Θ( - częstotliwościowa charakterystyka fazowa Θ( π/4 / / π/ ( - częstotliwościowa charakterystyka amplitudowa-fazowa m[ ( ] 8 Q,5 Θ P e[ ( ] e-mail: mszulim@wat.edu.pl 7 /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS WSPÓŁZĘDNE WZGLĘDNE LOGAYTMZNE HAATEYSTY ZĘSTOTLWOŚOWYH harakterystyki częstotliwościowe podaje się na oół, z uwai na ich: czytelność, wyodę posłuiwania się lub uwypuklenie pewnych cech - we współrzędnych wzlędnych i/lub we współrzędnych loarytmicznych. harakterystyki o współrzędnych loarytmicznych nazywamy charakterystykami loarytmicznymi. Jako współrzędne wzlędne dla modułu transmitancji (immitancji przyjmuje się na oół stosunek wartości wymienionych wielkości do pewnej wartości charakterystycznej, np. maksymalnej. Mówimy wówczas o charakterystyce wzlędnej: ( ( ( lub ( (3.3 ( max Jako współrzędne wzlędne (unormowane dla pulsacji (lub częstotliwości f przyjmuje się: pulsację wzlędną / odstrojenie bezwzlędne Δ- odstrojenie wzlędne ξ(- / dzie: jest charakterystyczną pulsacją dla układu. Jako współrzędne loarytmiczne pulsacji (częstotliwości przyjmuje się najczęściej loarytm dziesiętny pulsacji lub pulsacji wzlędnej: x l (3.4 d x d l (3.5 e-mail: mszulim@wat.edu.pl 8 /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS mówimy wówczas o dekadowej skali częstotliwości, której charakterystyczną cechą jest stała dłuość odcinka odpowiadająceo zmianie o jedną dekadę częstotliwości. - 3-3 - 3-3 Skale dekadowe lf f[hz] l(f/f f/f Przykład: W skali liniowej f (.5 4 6 8 4 f W skali loarytmicznej f (.5 3 4 5 f e-mail: mszulim@wat.edu.pl 9 /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS Jako współrzędne loarytmiczne dla modułu transmitancji (immitancji przyjmuje się moduł transmitancji wyrażony w decybelach zodnie ze wzorem db ( l ( (3.6a lub db l (3.6b ( N, Wybrane wartości wzmocnienia wyrażone w decybelach N l ( [db] N - -3 3 N Przykład: W skali liniowej f (.5 4 6 8 4 f 3 6 W skali decybelowej db( f 9 5 8 4 6 8 4 f e-mail: mszulim@wat.edu.pl /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS HAATEYSTY ASYMPTOTYZNE W wielu zaadnieniach praktycznych wyodnie jest posłuiwać się przybliżoną postacią ch-styk częstotliwościowych układu. stota teo przybliżenia polea na zastąpieniu dokładneo wykresu ch-styki częstotliwościowej jej przebieiem przybliżonym w postaci odpowiednio dobranej linii łamanej. Przybliżone charakterystyki o postaci linii łamanych są nazywane charakterystykami asymptotycznymi lub charakterystykami Bodeo. Załóżmy, że rozpatrujemy układ o charakterystyce amplitudowofazowej postaci: dzie czynniki L ( oraz ( L( L e L Le L ( (3.7 M ( jψm jψ M e M e M jψ i M i są wielomianami o współczynnikach rzeczywistych stopnia pierwszeo lub druieo. jψ j Θ Pamiętając, że: ( ( ( e możemy zapisać: L L ( (3.8 M M lub ( l( L i l( Mi l (3.9 i Zatem loarytmiczna charakterystyka amplitudowa (wyrażona w mierze decybelowej opisana jest wyrażeniem: db i ( l ( l( Li l( Mi (3. i i e-mail: mszulim@wat.edu.pl /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS e-mail: mszulim@wat.edu.pl /4 na przykładzie układu (FD ( j Zal. (3.7 j M L dzie Zal. (3.8 Zal. (3. l l db (3. wzlędniając przy tym następujące, oczywiste przybliżenia: <<,, db (3.a >>,, db l (3.b Dla / << oraz dla / >> rzeczywistą ch-stykę amplitudową można dobrze aproksymować, zastępując ją półprostymi określonymi wzorami (3.a i (3.b. Doprowadzając te półproste do punktu ich przecięcia / otrzymamy ch-stykę aproksymującą tj. charakterystykę asymptotyczną odpowiadającą wyrażeniu (3..

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS ( / [db] -3, - -4 PAAMETY ZĘSTOTLWOŚOWE ŁADÓW Dla charakterystyk częstotliwościowych układu przyjmuje się na oół takie parametry jak: częstotliwość raniczna - częstotliwość przy której moduł transmitancji maleje o 3 db od wartości nominalnej dla której umownie przyjęto poziom db. pasmo przenoszenia - zakres częstotliwości, w którym moduł transmitancji maleje nie więcej niż o 3 db od wartości nominalnej - jest to zakres częstotliwości zawarty między częstotliwościami ranicznymi. Miarą pasma przenoszenia S P jest S P f f d e-mail: mszulim@wat.edu.pl 3 /4

OBWODY SYGNAŁY Wykład 3 : Analiza częstotliwościowa układów SLS selektywność układu - zdolność rozdziału częstotliwościoweo przenoszonych synałów. Miarą selektywności jest współczynnik prostokątności p S S P (3dB (db P nachylenie charakterystyki - określa się liczbą decybeli wyrażającą zmianę modułu transmitancji układu na dekadę w zadanym zakresie częstotliwości N db / dek db ( l db ( LASYFAJA ŁADÓW Ze wzlędu na zdefiniowane pasma przepuszczania (zaporowe, można przedstawić następującą klasyfikację układów: wąskopasmowy S P << f s szerokopasmowy S P f s lub S P > f s dolnoprzepustowy f f < órnoprzepustowy f > f środkowoprzepustowy f > f < środkowozaporowy f (f, f f > f < e-mail: mszulim@wat.edu.pl 4 /4