Исследование типовых радиотехнических звеньев систем радиоавтоматики

Лабораторная работа

Исследование типовых радиотехнических звеньев систем радиоавтоматики

1 Цель работы

Целью работы по исследованию типовых радиотехнических звеньев (ТРЗ) является исследование:

–  амплитудно-частотных характеристик типовых радиотехнических звеньев систем радиоавтоматики;

–  переходных  характеристик  типовых  радиотехнических  звеньев систем радиоавтоматики.

Объектами  исследований  являются  следующие  типовые  радиотехнические звенья:

–  пропорциональное (безынерционное);

–  апериодическое;

–  интегрирующее;

–  дифференцирующее;

–  реальное дифференцирующее (форсирующее);

–  колебательное.

2 Исходные данные

        Параметры элементов схем ТРЗ приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Значения элементов типовых звеньев

3 Расчетное задание

1. Рассчитаем коэффициент усиления k пропорционального звена. Схема звена приведена на рис. 1.

[pic 1]

Рис. 1 – Схема пропорционального звена

        Так как пропорциональное звено построено на основе схемы неинвертирующего усилителя на ОУ, то коэффициент передачи находим из соотношения

        [pic 2] 

        Или, представив значение коэффициента усиления в децибелах, получим

        [pic 3] 

1. Найдем значения сопрягающих частот для всех ТРЗ

 - для апериодического и форсирующего звеньев (рис. 2)

[pic 4]        [pic 5]

                        а)                                                б)

Рис. 2 – Схема апериодического (а) и форсирующего (б) звеньев

        [pic 6] 

• для дифференцирующего и интегрирующего звеньев (рис. 3) найдем значение емкости конденсатора C2, приняв T=1.

[pic 7]        [pic 8]

                        а)                                                б)

Рис. 3 – Схема интегрирующего (а) и дифференцирующего (б) звеньев

        [pic 9] 

Тогда, сопрягающая частота для этих звеньев

        [pic 10] 

• найдем значение резонансной частоты для колебательного звена (рис. 4)

[pic 11]

Рис. 4 – Схема колебательного звена

        [pic 12] 

 - Вычислим коэффициент демпфирования и перерегулирование колебательного звена.

        [pic 13] 

        Перерегулирование:

        [pic 14] 

        Результаты расчетной части лабораторной работы сведены в итоговую таблицу (таблица 2).

4 Экспериментальное задание

1. Исследуем пропорциональное звено.  Схема модели экспериментального исследования  приведена на рис. 5.

[pic 15]

Рис. 5 – Схема исследования пропорционального звена

        Выполнив моделирование в частотной и временной областях, получим амплитудно-частотную, фазочастотную и переходную характеристики
(рис. 6, 7).

[pic 16]

Рис. 6 – АЧХ и ФЧХ пропорционального звена

[pic 17]

Рис. 7 – Переходная характеристика пропорционального звена

Вывод по исследованию. Как и было показано при расчете, пропорциональное звено имеет постоянный коэффициент усиления, совпадающий с расчетным, во всем частотном диапазоне, и нулевую фазу во всем диапазоне частот (на практике частотный диапазон ограничен свойствами операционного усилителя). Переходная характеристика показывает отсутствие инерционности переходного процесса.

1. Исследуем апериодическое звено. Схема эксперимента в пакете Qucs показана на рис. 8.

[pic 18]

Рис. 8. Схема исследования апериодического звена