Исследование частотных и временных характеристик четырехполюсника

2.4.1.Поключим ко входу четырехполюсника генератор синусоидального напряжения Sine Source.В режиме Dynamic ACопределим (и выведем на схему) значения напряжений и токов на элементах схемы, задав частоту входного воздействия равной резонансной частоте fрез.

 

Исходная схема приведена из методички 1738, таблица 4.2,вариант №82:

 

Uвых

Uвх

 

Рис.14

 

 

Эквивалентная схема с синусоидальным источником напряжения Sine Source на входе:

 

Uвых

Uвх

Рис.15

 

Найденные величины токов и напряжений заносим их в таблицу:

 

 

Наименование токов	Значения токов	Наименование напряжений	Значения напряжений
I(C1),A	3,501m -81,325	U(C1),B	137,664m -135,383
I(R1),A	808,028u -81,325	U(R1),B	80,803m -81,325
I(R2),A	2,693m -81,325	U(R2),B	80,803m -81,325
I(L1),A	3,501m -81325	U(L1),B	700m -81.325
I(R3),A	3,501m -81325	U(R3),B	3,501m -171,325

2.4.2. В режиме ACпостроим амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики четырехполюсника.

 

Графики амплитудно-частотной и фазочастотной характеристики (схемы рис.15):

 

 

Рис.16

 

Амплитудно-частоная характеристика - это модуль частотной характеристики(АЧХ) .

Аргумент частотной характеристики называется фазовая частотная характеристика(ФЧХ).

Исследовав схему на рис .15 мы получили амплитудно – частотную и фазочастотную характеристику . Нашли частоту среза которая равна fср=11,237 Гц и фазовый сдвиг . В цепи наблюдается резонанс .

 

График влияния параметров С1 на АЧХ и ФЧХ (схема рис.15):

 

 

Рис.17

 

Исследовав в режиме Steppingсхему на рис.15 мы убедились что при изменении параметров конденсатора C1 происходит изменение АЧХ и ФЧХ , уменьшение резонансной частоты.

 

 

2.4.4. В режиме Probe ACпостроим амплитудно-фазовую характеристику(годограф) четырехполюсника .

 

Годограф-это изображение комплексной частотной характеристики на комплексной плоскости.

График годографа на сопротивлении R4(на выходе четырехполюсника схема рис.15):

Рис.18

График годографа на реактивном элементе С1(схема рис.15):

Рис.19

Проведя исследования схемы(рис.15) мы получили годограф на реактивных элементах и на выходе четырехполюсника.

 

 

2.4.5. В режиме Transientпостроим графики входного воздействия 0,5fрез, fрез и fср. Определим фазовые сдвиги между входным и выходным сигналами.

График входного и выходного воздействия на частоте входного воздействия 0.5fрез=8 Гц(схема рис.15):

Рис.20

График входного и выходного воздействия на частоте входного воздействия fрез=16 Гц(схема рис.15)

Рис.21

График входного и выходного сигналов на частоте входного воздействия fср=11.237 Гц(схема рис.15)

Рис.22

 

 

Вывод: Исследовав схему в режиме Transientна разных частотах мы убедились что с приближением частоты источника входного воздействия к резонансной фазовый сдвиг уменьшается.

 

2.4.6. Заменим источник входного сигнала на Pulse Source и установим длительность положительного импульса не менее 5/fрез.

 

Длительность положительного импульса в источнике Pulse Source задаем 5/fрез=0.312 , так как fрез=16 Гц.

Эквивалентная схема с источником входного сигнала Pulse Source :

Uвых

Uвх

Рис.23

 

 

График переходного процесса на входе и выходе четырехполюсника(схема рис.23):

Рис.24

Графики переходных процессов на реактивных элементах четырехполюсника(схема рис.23):

Рис.25

Рис.26

 

Исследовав в режимеTransient четырехполюсник(схема рис.23) с источником входного воздействия Pulse Sourceна переходной процесс мы получили результаты в виде графиков . И здесь мы наблюдаем скачкообразный ток и напряжение.

2.4.7. Используем режим Stepping исследуем влияние параметров элементов электрической схемы на переходную характеристику четырехполюсника .

 

Графики влияния изменения параметров С1(100u,5m,10m) на переходную характеристику четырехполюсника(схема рис.23):

Рис.27

 

Проведя исследования на выходе четырехполюсника(схема рис.23) в режимеStepping и изменяя параметры конденсатора C1 мы видим на графиках что с увеличением емкости конденсатора ток и напряжение ведут себя более плавно чем на исходной схеме . Далее проведем исследование переходных процессов на других элементах схемы.

 

 

Рис.28

Вывод: Итак исследовав схему(рис.23) в режиме Stepping, мы получили на элементах схемы более плавный переходной процесс. При увеличении параметров конденсатора кривые напряжения и тока на элементах становятся более плавными.