А)Провести теоретическое исследование математической модели (ММ) периодического сигнала.
1. Записать ММ сигнала (аналитическое представление).
2. Построить осциллограмму и теоретически расчитаный амплитудный спектр сигнала (в масштабе по осям). Частота следования видеоимпульсов в последовательности равнаF = N кГц, длительность импульса составляет 50% от длительности периода повторения. Амплитуда сигнала равна N вольт. Где N номер Вашего варианта.
Б)Аналитически определить частотный коэффициент передачи цепи.
1. В исследуемой RC цепи определить выражение частотного коэффициента передачи K(jw).
2. Задать следующие параметры цепи: R = N Ом, С = 100 N мкФ при N<4 либо С = 100 N нФ при N ³ 4. Построить в масштабе АЧХ цепи.
В)Определить отклик цепи (реакцию на входной сигнал).
На одном графике в масштабе отобразить спектр входного сигнала и АЧХ цепи. Проанализировать график (качественно) и дать заключение об отклике цепи (о возможности передачи сигнала по цепи без искажения). Письменно сформулировать вывод.
Задание № 2.Провести компьютерное моделирование процесса прохождения сигнала по цепи.
1. Собрать в программном пакете Multisimсхему исследования (см. Рис.1).
От генератора на цепь (R = N Oм, C = 100N мкФлибо(C = 100N нФ)на схеме пример для 1 варианта) подать периодическую последовательность положительных видеоимпульсов с параметрами из задания 1.
Параметры сигнала устанавливаются в генераторе (для положительных видеоимпульсов выбрать в свойствах генератора Offset= амплитуде =N вольт).
2. Исследовать ММ входного сигнала.
2.1. В точке 1цепи (на выходе генератора) получить спектр сигнала (разложение сигнала в ряд Фурье). Обязательно в поле Frequency установить частоту, равную частоте следования импульсов в последовательности (F = N кГц). Распечатать или зарисовать полученный спектр в масштабе.
2.2. На осциллографе получить осциллограмму входного сигнала, распечатать или зарисовать в масштабе.
Рис. 1. Схема исследования прохождения периодических сигналов
через линейную стационарную цепь (фильтр низких частот)
3. Исследовать частотный коэффициент передачи цепи.
3.1. Для определения частотного коэффициента цепи необходимо найти зависимости входного и выходного сигналов (напряжений) от частоты. Для этого в меню Analysis в поле AC Analysis в области Output выбрать точки1, 2. На основании анализа выходной реакции системы (зависимости входного и выходного напряжений и фазы от частоты) самостоятельно построить АЧХ и ФЧХ в масштабе.
4. Исследовать отклик (выходную реакцию) цепи.
В точке 2 схемы исследовать отклик цепи. Методика исследования отклика аналогична пункту 2 задания 2.
Проанализировать АЧХ и отклик цепи, письменно указать требования к параметрам входного сигнала, позволяющие:
А) передавать сигнал по цепи без искажения,
Б) полностью отфильтровывать сигнал.
Результаты анализа подтвердить компьютерным моделированием (представить в виде распечаток графиков спектров входного сигнала и отклика). По результатам компьютерного моделирования сделать письменно выводы.
Задание № 3.Сравнительный анализ результатов теоретического расчета и компьютерного моделирования процесса прохождения сигнала по цепи.
1. Провести сравнительный анализ теоретических расчетов и результатов моделирования с помощью программного пакета Multisim. На основании анализа письменно сформулировать выводы.
Самостоятельно исследуйте отклик фильтра низких частот на элементах L и Rна аналогичный входной сигнал (параметры сигнала взять из задания № 1). Методика исследования приведена в заданиях 1–3.
Контрольные вопросы:
1. Дать определение линейной стационарной цепи с сосредоточенными параметрами.
2. Дать определение частотного коэффициента передачи, АЧХ, ФЧХ.
3. Сформулировать требования к передаче сигнала по цепи без искажений.
4. Привести идеализированные характеристики фильтра низких частот.
