Все вопросы к тесту (html) Электротехника и электроника

Задача исследования:

Задача исследования:

Провести Фурье-анализ треугольного сигнала с амплитудой 20В и частотой – 5 Гц (период Т = 0.2 с).

Схема моделирования треугольного сигнала представлена на рис. 5.

Рис. 5. Схема гармонического анализа треугольного сигнала с периодом 0.2 с

1. Установите курсор на пиктограмме источника сигналов V1 и двойным щелчком кнопки мыши откройте диалоговое окно для задания его параметров. На вкладке выбора типа источника сигнала нажмите кнопку с надписью Pulse (тип сигнала – импульсный). Убедитесь в том, что активирован режим VALUE и последовательно заполните поля, определяющие форму импульса, согласно рис.5:

V1 начальное напряжение источника (V1 = 0),

V2 напряжение источника в импульсе (V2 = 20 В),

TD время до начала импульса (TD = 0.05 с),

TR время фронта импульса (TR = 0.05 с),

TF время спада импульса (TF = 0.05 с),

PW время полки импульса (PW = 0),

PER период следования импульсов (T = 0.2 с).

2. Запустите режим моделирования переходных процессов (Analysis/Transient … ). Для этого в строке меню окна программы выберите Analysis, а в раскрывающемся списке Transient… . В появившемся диалоговом окне проводится настройка режима анализа переходных процессов. Время моделирования Time Range выбирается из соотношения - 2 T=2/f =0.4 с.

Настройте диалоговое окно в соответствии с рис. 6.

Рис. 6. Окно настройки параметров анализа переходных процессов

Результаты моделирования представлены на следующем рисунке.

Рис. 7. Гармоники Фурье треугольного сигнала с амплитудой 20 В и периодом 0.2 с

3. На панели инструментов окна анализа переходных процессов утопите кнопку , подведите курсор мышки последовательно к максимумам гармоник, так как показано на Рис. 8, щелкните мышкой на графике, разверните появившеюся стрелку при помощи мышки. Нажмите на клавишу Esc.

Рис. 8. Гармоники Фурье треугольного сигнала с амплитудой 20 В и периодом 0.2 с

Обратите внимание, что в линейном спектре сигнала присутствуют три гармоники Фурье с отличной от нуля амплитудой:

- Первая гармоника = 8.106 В; =5 Гц; = 180 град.

- Вторая гармоника = 4.053 В; =10 Гц; = 0 град.

- Третья гармоника = 900.734 мВ »0.9 В; =15 Гц; = -180 град

Остальные гармоники имеют близкую к нулю амплитуду и соответствующие им фазы не нужно принимать во внимание. Это ошибки вычисления.

4. Закройте окно Transient Analysis.

Задача исследования:

Провести Фурье-анализ гармонического сигнала.

Схема моделирования гармонического сигнала представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема гармонического анализа синусоидального сигнала с амплитудой 15В, частотой – 5 Гц и начальной фазой 45

1. Запустите при помощи ярлыка на рабочем столе Windows программу Micro-Cap.

2. Перетащите со второй строки панели программы Micro-Сар изображение заземления и источника напряжения . На вкладке выбора типа источника сигнала нажмите кнопку с надписью Sin. Убедитесь в том, что активирован режим VALUE и последовательно заполните поля, как показано на рис.2.

Рис.2

Щелчком мышки установите галочку в окошке Show.

Настройку завершите нажатием кнопки ОК.

3. Расположите методом буксировки пиктограммы элементов так, как показано на рис.1 и соедините элементы согласно рис. 1. Нажмите на клавишу Esc клавиатуры.

Примечание: Для соединения элементов друг с другом нужно щелкнуть по кнопке (активизировав режим Wire mode), аккуратно подвести курсор к одному из выводов элемента и нажать кнопку мыши. Затем, удерживая нажатой кнопку перемещать мышь, подводя курсор к выводу другого элемента, после чего отпустить кнопку мыши.

4. Щелкните по кнопке , а затем в рабочем окне. В открывшемся окне ввода текста на вкладке Text введите обозначение клеммы А. Нажмите на кнопку ОК, а затем на клавишу Esc клавиатуры и поместите А на проводник, так как показано на рис.1.

5. Запустите режим моделирования переходных процессов (Analysis/Transient … ). Для этого в строке меню окна программы выберите Analysis, а в раскрывающемся списке Transient… . В появившемся диалоговом окне проводится настройка режима анализа переходных процессов. Настройте диалоговое окно в соответствии с рис. 3.

Рис. 3. Окно настройки параметров анализа переходных процессов

В этом окне рис.3 команда FFTS(v(A)) запускает процесс вычисления амплитуд гармоник Фурье, а команда PH(FFTS(v(A))) запускает процесс вычисления фазы гармоник Фурье. Значение опции Maximum Time Step определяет точность вычислений. Ее значение подбирается экспериментально.

6. Нажатием на кнопку Run запустите процесс моделирования, результаты гармонического анализа синусоидального сигнала, представленные на рис. 4.

Рис. 4. Гармоники Фурье синусоидального сигнала с амплитудой 15 В и начальной фазой 45

Сигнал имеет единственную гармонику Фурье:

- амплитудой =15В;

- частотой =5 Гц;

- начальной фазой = 45 град.

7. Закройте окно Transient Analysis.

Исходные данные:

Задана прямоугольная форма сигнала.

- амплитуда сигнала - 20 В;

- частота -10 Гц:

Примечание. В диалоговом окне для задания параметров источника сигналов V1 заполните поля:

V1 начальное напряжение источника (V1 = 0);

V2 напряжение источника в импульсе (V2 = 20 В);

TD время до начала импульса (TD =1/(4f)= 0.025 с;

TR время фронта импульса (TR = 0 с),

TF время спада импульса (TF = 0 с),

PW время полки импульса (PW = 1/(2f)=0.05 с),

PER период следования импульсов (T= 1/f = 0.1 с).

Задача исследования:

Провести Фурье-анализ прямоугольного сигнала.

Исходные данные:

Задана прямоугольная форма сигнала.

- амплитуда сигнала - 20 В;

- частота -2 Гц:

Примечание. В диалоговом окне для задания параметров источника сигналов V1 заполните поля:

V1 начальное напряжение источника (V1 = 0);

V2 напряжение источника в импульсе (V2 = 20 В);

TD время до начала импульса (TD =1/(4f)= 0.125 с;

TR время фронта импульса (TR = 0 с),

TF время спада импульса (TF = 0 с),

PW время полки импульса (PW = 1/(2f)=0.25 с),

PER период следования импульсов (T= 1/f = 0.5 с).

Задача исследования:

Провести Фурье-анализ прямоугольного сигнала.

Исходные данные:

Задана прямоугольная форма сигнала.

- амплитуда сигнала - 20 В;

- частота -20 Гц:

Примечание. В диалоговом окне для задания параметров источника сигналов V1 заполните поля:

V1 начальное напряжение источника (V1 = 0);

V2 напряжение источника в импульсе (V2 = 20 В);

TD время до начала импульса (TD =1/(4f)= 0.0125 с;

TR время фронта импульса (TR = 0 с),

TF время спада импульса (TF = 0 с),

PW время полки импульса (PW = 1/(2f)=0.025 с),

PER период следования импульсов (T= 1/f = 0.05 с).

Задача исследования:

Провести Фурье-анализ прямоугольного сигнала.

Исходные данные:

Задана прямоугольная форма сигнала.

- амплитуда сигнала - 20 В;

- частота -4 Гц:

Примечание. В диалоговом окне для задания параметров источника сигналов V1 заполните поля:

V1 начальное напряжение источника (V1 = 0);

V2 напряжение источника в импульсе (V2 = 20 В);

TD время до начала импульса (TD =1/(4f)= 0.0625 с;

TR время фронта импульса (TR = 0 с),

TF время спада импульса (TF = 0 с),

PW время полки импульса (PW = 1/(2f)=0.125 с),

PER период следования импульсов (T= 1/f = 0.25 с).

Задача исследования:

Провести Фурье-анализ прямоугольного сигнала.

Исходные данные:

Задана прямоугольная форма сигнала.

- амплитуда сигнала - 20 В;

- частота -5 Гц:

Примечание. В диалоговом окне для задания параметров источника сигналов V1 заполните поля:

V1 начальное напряжение источника (V1 = 0);

V2 напряжение источника в импульсе (V2 = 20 В);

TD время до начала импульса (TD =1/(4f)= 0.05 с;

TR время фронта импульса (TR = 0 с),

TF время спада импульса (TF = 0 с),

PW время полки импульса (PW = 1/(2f)=0.1 с),

PER период следования импульсов (T= 1/f = 0.2 с).

Задача исследования:

Провести Фурье-анализ прямоугольного сигнала.

Периодические функции несинусоидальной формы можно представить в виде конечных или бесконечных тригонометрических рядов, называемых рядами Фурье. При этом ряд Фурье представляют в форме

,

где ; - постоянная составляющая; и - угловая частота, амплитуда и начальная фаза k –гармоники соответственно.

Если несинусоидальная периодическая функция симметрична относительно оси абсцисс, то постоянная составляющая отсутствует, если несинусоидальная периодическая функция симметрична относительно начала координат, то и постоянная составляющая, и равны нулю.

Тема:

Исследование цепей с периодическими несинусоидальными токами

Используемые программы:

Micro-Cap 9.0