Как экспериментально снять временные характеристики линейных цепей. Временные характеристики цепи

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

Временные и частотные характеристики линейных электрических цепей

Исходные данные

Схема исследуемой цепи:

Значение параметров элементов:

Внешнее воздействие:

u 1 (t)=(1+e - бt) 1 (t) (B)

B результате выполнения курсовой работы необходимо найти:

1. Выражение для первичных параметров заданного четырехполюсника в виде функции частоты.

2. Найти выражение для комплексного коэффициента передачи по напряжению К 21 (jw ) четырехполюсника в режиме холостого хода на зажимах 2 - 2".

3. Амплитудно-частотную К 21 (jw ) и фазочастотную Ф 21 (jw

4. Операторный коэффициент передачи по напряжению К 21 (р) четырехполюсника в режиме холостого хода на зажимах 2-2".

5. Переходную характеристику h(t), импульсную характеристику g(t).

6. Отклик u 2 (t) на заданное входное воздействие в виде u 1 (t)=(1+e - бt) 1 (t) (B)

1. Определим Y параметры для заданного четырехполюсника

I1=Y11*U1+Y12*U2

I2=Y21*U1+Y22*U2

Для облегченного нахождения Y22 найдем А11 и А12 и выразим через них Y22.

Опыт 1. ХХ на зажимах 2-2"

Сделаем замену 1/jwС=Z1, R=Z2, jwL=Z3, R=Z4

Произведем схему замещения цепи

Z11=(Z4*Z2)/(Z2+Z3+Z4)

Z33=(Z2*Z3)/(Z2+Z3+Z4)

U2=(U1*Z11)/(Z11+Z33+Z1)

Опыт 2: КЗ на зажимах 2-2"

Методом контурных токов, составим уравнения.

а) I1 (Z1+Z2) - I2*Z2=U1

б) I2 (Z2+Z3) - I1*Z2=0

Из уравнения б) выразим I1 и подставим в уравнение а).

I1=I2 (1+Z3/Z2)*(Z1+Z2) - I2*Z2=U1

A12=Z1+Z3+(Z1*Z3)/Z2

Отсюда получаем, что

Опыт 2: КЗ на зажимах 2-2"

Составим уравнение по методу контурных токов:

I1*(Z1+Z2) - I2*Z2=U1

I2 (Z2+Z3) - I1*Z2=0

Выразим I2 из второго уравнения и подставим в первое:

Из второго уравнения выразим I1 и подставим в первое:

У взаимного четырехполюсника Y12=Y21

Матрица А параметров рассматриваемого четырехполюсника

2 . Найдем комплексный коэффициент передачи по напряжению К 21 (j w ) четырехполюсника в режиме холостого хода на зажимах 2 -2 ".

Комплексный коэффициент передачи по напряжению К 21 (jw ) определяется отношением:

Найти его можно из системы стандартных основных уравнений для Y параметров:

I1=Y11*U1+Y12*U2

I2=Y21*U1+Y22*U2

Так по условию для холостого хода I2=0 можно записать

Получим выражение:

К 21 (jw )=-Y21/Y22

Произведем замену Z1=1/(j*w*C), Z2=1/R, Z3=1/(j*w*C), Z4=R, получим выражение для комплексного коэффициента передачи по напряжению К 21 (jw ) в режиме холостого хода на зажимах 2-2"

Найдем комплексный коэффициент передачи по напряжению К 21 (jw ) четырехполюсника в режиме холостого хода на зажимах 2-2" в численном виде подставив значения параметров:

Найдем амплитудно-частотную К 21 (jw ) и фазочастотную Ф 21 (jw ) характеристики коэффициента передачи по напряжению.

Запишем выражение для К 21 (jw ) в численном виде:

Найдем расчетную формулу для фазочастотной Ф 21 (jw ) характеристики коэффициента передачи по напряжению как arctg мнимой части к действительной.

В итоге получим:

Запишем выражение для фазочастотной Ф 21 (jw ) характеристики коэффициента передачи по напряжению в численном виде:

Резонансная частота w0=7*10 5 рад/c

Построим графики АЧХ (Приложении 1) и ФЧХ (Приложение 2)

3. Найдем операторный коэффициент передачи по напряжению K 21 x (р) четырехполюсника в режиме холостого хода на зажимах 2 -2 "

операторный напряжение импульсный цепь

Операторная схема замещения цепи по внешнему виду не отличается от комплексной схемы замещения, так как анализ электрической цепи проводится при нулевых начальных условиях. В этом случае для получения операторного коэффициента передачи по напряжению достаточно в выражении для комплексного коэффициента передачи заменить jw оператором р :

Запишем выражение для операторного коэффициента передачи по напряжению К21х(р) в численном виде:

Найдем значение аргумента р n , при которых M(p)=0, т.е. полюса функции К21х(р).

Найдем значения аргумента р k при которых N(p)=0, т.е. нули функции K21x(p).

Составим полюсно-нулевую диаграмму:

Такая полюсно-нулевая диаграмма свидетельствует о колебательно затухающем характере переходных процессов.

Данная полюсно-нулевая диаграмма содержит два полюса и один ноль

4. Расчет временных характеристик

Найдем переходную g(t) и импульсную h(t) характеристики цепи.

Операторное выражении К21 (р) позволяет получить изображение переходной и импульсной характеристик

g(t)чK21 (p)/р h(t)чK21 (p)

Преобразуем изображение переходной и импульсной характеристик к виду:

Определим теперь переходную характеристику g(t).

Таким образом, изображение сведено к следующей операторной функции, оригинал который имеется в таблице:

Таким образом найдем переходную характеристику:

Найдем импульсную характеристику:

Таким образом изображение сведено к следующей операторной функции, оригинал который имеется в таблице:

Отсюда имеем

Рассчитаем ряд значений g(t) и h(t) для t=0ч10 (мкс). И построим графики переходной (Приложение 3) и импульсной (Приложение 4) характеристик.

Для качественного объяснения вида переходной и импульсной характеристик цепи, подсоединим к входным зажимам 1-1" независимый источник напряжения е(t)=u1 (t). Переходная характеристика цепи численно совпадает с напряжением на выходных зажимах 2-2" при воздействии на цепь единичного скачка напряжения e(t)=1 (t) (В) при нулевых начальных условиях. В начальный момент времени после коммутации напряжение на емкости равны нулю, т.к. по законам коммутации при конечном значении амплитуды входного скачка напряжение на емкости измениться не может. Следовательно, глядя на нашу цепь видно, что u2 (0)=0 т.е. g(0)=0. С течение времени при t стремящимся к бесконечности по цепи будут протекать только постоянные токи, значит конденсатор можно заменить разрывом, а катушку коротко-замкнутым участком, и глядя на нашу схему видно, что u2 (t)=0.

Импульсная характеристика цепи численно совпадает с выходным напряжением при подаче на вход единичного импульса напряжения e(t)=1д(t) В. В течение действия единичного импульса входное напряжение оказывается приложенным к индуктивности, ток в индуктивности скачком увеличивается от нуля до 1/L, а напряжение на емкости не изменяется и равно нулю. При t>=0 источник напряжения может быть заменен короткозамкнутой перемычкой, а в цепи возникает затухающий колебательный процесс обмена энергии между индуктивностью и емкостью. На начальном этапе ток индуктивности плавно уменьшается до нуля, заряжая емкость до максимального значения напряжения. В дальнейшем емкость разряжается, а ток индуктивности плавно возрастает, но в противоположном направлении, достигая наибольшего отрицательного значения при Uc=0. При t стремящимся к бесконечности все токи и напряжения в цепи стремятся к нулю. Таким образом, затухающий с течением времени колебательный характер напряжения на емкости и объясняет вид импульсной характеристики, при чем h(?) равен 0

6. Расчет отклика на заданное входное воздействие

Используя теорему наложения, воздействие можно представить в виде частичных воздействий.

U 1 (t)=U 1 1 +U 1 2 = 1 (t)+e - бt 1 (t)

Отклик U 2 1 (t) совпадает с переходной характеристикой

Операторный отклик U 2 2 (t) на второе частичное воздействие равен произведению операторного коэффициента передачи цепи и изображения экспоненты по Лапласу:

Найдем оригинал U22 (p) согласно таблице преобразований Лапласа:

Определим а, w, b, K:

Окончательно получим оригинал отклика:

Рассчитаем ряд значений и построим график (Приложение 5)

Заключение

В ходе работы рассчитаны частотные временные характеристики цепи. Найдены выражения для отклика цепи на гармоническое воздействие, а также основные параметры цепи.

Комплексно-сопряженные полюса операторного коэффициента по напряжению указывают на затухающий характер переходных процессов в цепи.

Список используемой литературы

1. Попов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов - 4-ое изд., исправленное, М. Высш. шк., 2003. - 575 с.: ил.

2. Бирюков В.Н., Попов В.П., Семенцов В.И. Сборник задач по теории цепей/ под ред. В.П. Попова. М.: Высш. шк.: 2009, 269 с.

3. Корн Г., Корн Т., Справочник по математике для инженеров и учащихся вузов. М.: Наука, 2003 г., 831 с.

4. Бирюков В.Н., Дедюлин К.А., Методическое пособие №1321. Методическое указание к выполнению курсовой работы по курсу Основы теории цепей, Таганрог, 1993, 40 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение первичных параметров четырехполюсника, коэффициента передачи по напряжению в режиме холостого хода на выходе. Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики коэффициента передачи по напряжению. Анализ отклика цепи на входное воздействие.

курсовая работа , добавлен 24.07.2014


Определение параметров четырехполюсника. Комплексный коэффициент передачи по напряжению. Комплексная схема замещения при коротком замыкании на выходе цепи. Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики коэффициента передачи по напряжению.

курсовая работа , добавлен 11.07.2012


Анализ частотных и переходных характеристик электрических цепей. Расчет частотных характеристик электрической цепи и линейной цепи при импульсном воздействии. Комплексные функции частоты воздействия. Формирование и генерирование электрических импульсов.

контрольная работа , добавлен 05.01.2011


Способы получение характеристического уравнения. Переходные процессы в цепях с одним реактивным элементом, с двумя разнородными реактивными элементами. Временные характеристики цепей. Расчет реакции линейной цепи на входное воздействие произвольного вида.

контрольная работа , добавлен 28.11.2010


Расчет комплексного коэффициента передачи по напряжению для четырехполюсника, Определение его переходной характеристики классическим и операторным методом. Вычисление характеристических сопротивлений четырехполюсника, а также его постоянной передачи.

курсовая работа , добавлен 26.11.2014


Построение схем пассивного четырехполюсника, активного четырехполюсника, их каскадного соединения. Нахождение коэффициента передачи по напряжению. Расчет частотных характеристик и переходного процесса в электрической цепи. Анализ цепи в переходном режиме.

курсовая работа , добавлен 23.09.2014


Характеристика методов анализа нестационарных режимов работы цепи. Особенности изучения переходных процессов в линейных электрических цепях. Расчет переходных процессов, закона изменения напряжения с применением классического и операторного метода.

контрольная работа , добавлен 07.08.2013


Определение амплитудно- и фазо-частотной характеристик (ЧХ) входной и передаточной функций цепи. Расчет резонансных частот и сопротивлений. Исследование модели транзистора с обобщенной и избирательной нагрузкой. Автоматизированный расчет ЧХ полной модели.

курсовая работа , добавлен 05.12.2013


Анализ параметров активного четырехполюсника, составление уравнения электрического равновесия цепи по методу контурных токов. Определение коэффициента передачи по напряжению. Переходная и импульсная характеристики цепи. Определение условий обратимости.

курсовая работа , добавлен 21.03.2014


Расчет линейной электрической цепи при периодическом несинусоидальном напряжении, активной и полной мощности сети. Порядок определения параметров несимметричной трехфазной цепи. Вычисление основных переходных процессов в линейных электрических цепях.

Приведенные в предыдущем параграфе выражения (5.17), (5.18) для коэффициентов усиления можно трактовать как передаточные функции линейного активного четырехполюсника. Характер этих функций определяется частотными свойствами параметров Y.

Записав в виде функций , приходим к понятию передаточная функция линейного активного четырехполюсника . Безразмерная в общем случае комплексная функция является исчерпывающей характеристикой четырехполюсника в частотной области. Она определяется в стационарном режиме при гармоническом возбуже-нии четырехполюсника.

Передаточную функцию часто удобно представлять в форме

Модуль иногда называют амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) четырехполюсника. Аргумент называют фазо-частотной характеристикой (ФЧХ) четырехполюсника.

Другой исчерпывающей характеристикой четырехполюсника является его импульсная характеристика , которая используется для описания цепи во временной области.

Для активных линейных цепей, как и для пассивных, под импульсной характеристикой цепи подразумевается отклик, реакция цепи на воздействие, имеющее вид единичного импульса (дельта-функции). Связь между нетрудно установить с помощью интеграла Фурье.

Если на входе четырехполюсника действует единичный импульс (дельтафункция) ЭДС со спектральной плотностью, равной единице для всех частот, то спектральная плотность выходного напряжения равна просто . Отклик на единичный импульс, т. е. импульсная характеристика цепи, легко определяется с помощью обратного преобразования Фурье, примененного к передаточной функции :

При этом необходимо учитывать, что перед правой частью этого равенства имеется множитель 1 с размерностью площади дельта-функции. В частном случае, когда имеется в виду б-импульс напряжения, эта размерность будет [вольт х секунда].

Соответственно функция является преобразованием Фурье импульсной характеристики:

В данном случае перед интегралом имеется в виду множитель единица с размерностью [вольт х секунда]^-1.

В дальнейшем импульсную характеристику будем обозначать функцией , под которой можно подразумевать не только напряжение, но и любую другую электрическую величину, являющуюся откликом на воздействие в виде дельта-функции.

Как и при представлении сигналов на плоскости комплексной частоты (см. § 2.14), в теории цепей широко распространено понятие передаточной функции рассматриваемой как преобразование Лапласа от функции 8

К временным характеристикам цепей относятся переходная и импульсная характеристики.

Рассмотрим линейную электрическую цепь, не содержащую независимых источников тока и напряжения.

Пусть внешнее воздействие на цепь представляет собой функцию включения (единичный скачок) x(t) = 1(t - t 0).

Переходной характеристикой h(t - t 0) линейной цепи, не содержащей независимых источников энергии, называется отношение реакции этой цепи на воздействие единичного скачка тока или напряжения

Размерность переходной характеристики равна отношению размерности отклика к размерности внешнего воздействия, поэтому переходная характеристика может иметь размерность сопротивления, проводимости или быть безразмерной величиной.

Пусть внешнее воздействие на цепь имеет форму -функции

x(t) = d(t - t 0).

Импульсной характеристикой g (t - t 0) линейной цепи, не содержащей независимых источников энергии, называется реакция цепи на воздействие в виде -функции при нулевых начальных условиях/

Размерность импульсной характеристики равна отношению размерности отклика цепи к произведению размерности внешнего воздействия на время.

Подобно комплексной частотной и операторной характеристикам цепи, переходная и импульсная характеристики устанавливают связь между внешним воздействием на цепь и ее реакцией, однако в отличие от первых характеристик аргументом последних является время t , а не угловая w или комплексная p частота. Так как характеристики цепи, аргументом которых является время, называются временными, а характеристики, аргументом которых является частота (в том числе и комплексная) - частотными, то переходная и импульсная характеристики относятся к временным характеристикам цепи.

Каждой операторной характеристики цепи H k n (p) можно поставить в соответствие переходную и импульсную характеристики.

(9.75)

При t 0 = 0 операторные изображения переходной и импульсной характеристик имеют простой вид

Выражения (9.75), (9.76) устанавливают связь между частотными и временными характеристиками цепи. Зная, например, импульсную характеристику можно с помощью прямого преобразования Лапласа найти соответствующую операторную характеристику цепи

а по известной операторной характеристики H k n (p) с помощью обратного преобразования Лапласа определить импульсную характеристику цепи

Используя выражения (9.75) и теорему дифференцирования (9.36), нетрудно установить связь между переходной и импульсной характеристиками

Если при t = t 0 функция h(t - t 0) изменяется скачкообразно, то импульсная характеристика цепи связана с ней следующим соотношением

(9.78)

Выражение (9.78) известно под названием формулы обобщенной производной. Первое слагаемое в этом выражении представляет собой производную переходной характеристики при t > t 0 , а второе слагаемое содержит произведение d-функции на значение переходной характеристики в точке t= t 0 .

Если функция h 1 (t - t 0) не претерпевает разрыва при t = t 0 , т. е. значение переходной характеристики в точке t = t 0 равно нулю, то выражение для обобщенной производной совпадает с выражением для обычной производной., импульсная характеристика цепи равна первой производной переходной характеристики по времени

(9.77)

Для определения переходных (импульсных) характеристик линейной цепи применяют два основных способа.

1) Необходимо рассмотреть переходные процессы, имеющие место в данной цепи при воздействии на нее тока или напряжения в виде функции включения или -функции. Это может быть выполнено с помощью классического или операторного методов анализа переходных процессов.

2) На практике для нахождения временных характеристик линейных цепей удобно использовать путь, основанный на применении соотношений, устанавливающих связь между частотными и временными характеристиками. Определение временных характеристик в этом случае начинается с составления операторной схемы замещения цепи для нулевых начальных условий. Далее, используя эту схему, находят операторную характеристику H k n (p), соответствующую заданной паре: внешнее воздействие на цепь x n (t) - реакция цепи y k (t). Зная операторную характеристику цепи и применяя соотношения (6.109) или (6.110), определяют искомые временные характеристики.

Следует обратить внимание, что при качественном рассмотрении реакции линейной цепи на воздействие единичного импульса тока или напряжения переходной процесс в цепи разделяют на два этапа. На первом этапе (при tÎ] t 0- , t 0+ [ ) цепь находится под воздействием единичного импульса, сообщающего цепи определенную энергию. Токи индуктивностей и напряжения емкостей при этом скачком изменяются на значение, соответствующее поступившей в цепь энергии, при этом нарушаются законы коммутации. На втором этапе (при t ³ t 0+ ) действие приложенного к цепи внешнего воздействия закончилось (при этом соответствующие источники энергии выключены, т. е. представлены внутренними сопротивлениями), и в цепи возникают свободные процессы, протекающие за счет энергии, запасенной в реактивных элементах на первой стадии переходного процесса. Следовательно, импульсная характеристика характеризует свободные процессы в рассматриваемой цепи.

Временными характеристиками электрической цепи являются переходная h(l) и импульсная k(t) характеристики. Временной характеристикой электрической цепи называется отклик цепи на типовое воздействие при нулевых начальных условиях.

Переходная характеристика электрической цепи - это отклик (реакция) цепи на единичную функцию при нулевых начальных условиях (рис. 13.7, а, б), т.е. если входная величина /(/)= 1(/),то выходной величиной будет /?(/) = х(1 ).

Поскольку воздействие начинается в момент времени / = 0, то отклик /?(/) = 0 при /в). При этом переходная характеристика

запишется в виде h(t- т) или Л(/-т)- 1(г-т).

Переходная характеристика имеет несколько разновидностей (табл. 13.1).

Вид воздействия	Вид реакции	Переходная характеристика
Единичный скачок напряжения	Напряжение	^?/(0 У (Г)
Единичный скачок тока	Напряжение	2(0 К,( 0

Если воздействие задано в виде единичного скачка напряжения и реакция - также напряжение, то переходная характеристика оказывается безразмерной и является коэффициентом передачи Кц(1) по напряжению. Если же выходной величиной служит ток, то переходная характеристика имеет размерность проводимости, численно равна этому току" и является переходной проводимостью ?(1 ). Аналогично при воздействии скачка тока и реакции в виде напряжения переходная характеристика является переходным сопротивлением 1(1). Если же при этом выходная величина - ток, то переходная характеристика безразмерна и является коэффициентом передачи К/(г) по току.

Существует два способа определения переходной характеристики - расчетный и экспериментальный. Для определения переходной характеристики расчетным способом необходимо: классическим методом определить отклик цепи на постоянное воздействие; полученный отклик разделить на величину постоянного воздействия и тем самым определить переходную характеристику. При экспериментальном определении переходной характеристики необходимо: на вход цепи подать в момент времени / = О постоянное напряжение и снять осциллограмму реакции цепи; полученные значения пронормировать относительно входного напряжения - это и есть переходная характеристика.

Рассмотрим на примере простейшей цепи (рис. 13.8) вычисление переходных характеристик. Для данной цепи в гл. 12 было установлено, что реакция цепи на постоянное воздействие определяется выражениями:

Разделив «с(Г) и /(/) на воздействие?, получим переходные характеристики соответственно по напряжению на емкости и по току в цепи:

Графики переходных характеристик изображены на рис. 13.9, а , б.

Для получения переходной характеристики по напряжению на сопротивлении следует умножить переходную характеристику по току на /-(рис. 13.9, в):

Импульсная характеристика (функция веса ) - это отклик цепи на дельта-функцию при нулевых начальных условиях (рис. 13.10, а - в):

Если дельта-функция смешена относительно нуля на т, то на столько же будет смещена и реакция цепи (рис. 13.10, г); при этом импульсная характеристика записывается в виде /с(/-т) или лс(/-т) ? 1 (/-т).

Импульсная характеристика описывает свободный процесс в цепи, поскольку воздействие вида 5(/) существует в момент / = 0, а для Г*0 дельта-функция равна нулю.

Так как дельта-функция является первой производной от единичной функции, то между /;(/) и к(I) существует следующая связь:

При нулевых начальных условиях

Физически оба слагаемых в выражении (13.3) отражают два этапа переходного процесса в электрической цепи при воздействии на нее импульса напряжения (тока) в виде дельтафункции: первый этап - накопление некоторой конечной энергии (электрического поля в емкостях С или магнитного поля в индуктивностях?) за время действия импульса (Дг ->0); второй этап - рассеивание этой энергии в цепи после окончания действия импульса.

Из выражения (13.3) следует, что импульсная характеристика равна переходной характеристике, деленной на секунду. Расчетным способом импульсную характеристику вычисляют по переходной. Так, для ранее приведенной схемы (см. рис. 13.8) импульсные характеристики в соответствии с выражением (13.3) будут иметь вид:

Графики импульсных характеристик представлены на рис. 13.11, а-в.

Для определения импульсной характеристики экспериментальным путем на вход цепи необходимо подать, например, прямоугольный импульс длительностью

. На выходе цепи - кривая переходного процесса, которая затем нормируется относительно площади входного процесса. Нормированная осциллограмма реакции линейной электрической цепи и будет импульсной характеристикой.

Временной характеристикой цепи называется функция вре­мени, значения которой численно определяются реакцией цепи на типовое воздействие. Реакция цепи на заданное типовое воздей­ствие зависит лишь от схемы цепи и параметров ее элементов и, следовательно, может служить ее характеристикой. Временные характеристики определяют для линейных цепей, не содержащих независимых источников энергии, и при нулевых начальных усло­виях. Временные характеристики зависят от вида заданного типо­вого воздействия. Всвязи с этим их делят на две группы: переход­ные и импульсные временные характеристики.

Переходная характеристика, или переходная функция, опреде­ляется реакцией цепи на воздействие единичной ступенчатой функ­ции. Она имеет несколько разновидностей (табл. 14.1).

Если воздействие задано в виде единичного скачка напряже­ния и реакцией является также напряжение, то переходная харак­теристика оказывается безразмерной, численно равной напряже­нию на выходе цепи и называется переходной функцией или ко­эффициентом передачи K U (t) по напряжению. Если же выходной величиной служит ток, то переходная характеристика имеет раз­мерность проводимости, численно равна этому току и называется переходной проводимостью Y(t). Аналогично при воздействии в виде тока и реакции в виде напряжения переходная функция имеет размерность сопротивления и называется переходным сопро­тивлением Z(t). Если же при этом выходной величиной является ток, то переходная характеристика безразмерна и называется переходной функцией или коэффициентом передачи K I (t) no току.

В общем случае переходную характеристику любого вида обо­значают через h(t). Переходные характеристики легко опреде­ляются расчетом реакции цепи на единичное ступенчатое воздей­ствие, т. е. расчетом переходного процесса при включении цепи на постоянное напряжение 1 В или на постоянный ток 1 А.

Пример 14.2.

Найти временные перехо дные характеристики простой rC-цепи (рис. 14.9, а), если во здействиями являются напряжения.

1. Для определения переходных характеристик рассчитаем переходный про­цесс при поступлении на вход цепи напряжения u(t) - 1 (t). Этому соответствует включение цепи в момент t=0 на источник постоянной э. д. с. е 0 =1 В (рис. 14.9,6). При этом:

а) ток в цепи определяется выражением

поэтому переходной проводимостью является

б) напряжение на емкости

поэтому переходная функция по напряжению

Импульсная характеристика, или импульсная переходная функ­ция, определяется реакцией цепи на воздействие δ(t)-функции. Как и переходная характеристика, она имеет несколько разновид­ностей, определяемых видом воздействия и реакции - напряже­нием или током. B общем случае импульсную характеристику обозначают через a(t).

Установим связь между импульсной характеристикой и пере­ходной характеристикой линейной цепи. Для этого определим сначала реакцию цепи на импульсное воздействие малой длитель­ности t И =Δt, представив его наложением двух ступенчатых функций:

B соответствии с принципом наложения реакция цепи на такое воздействие определяется с помощью переходных характеристик:

При малых Δt можно записать

где S и =U m Δƒ - площадь импульса.

При Δt 0 и U m полученное выражение описывает ре­акцию цепи на δ(t)-функцию, т. е, определяет импульсную харак­теристику цепи:

С учетом этого реакция линейной цепи на импульсное воздей­ствие малой длительности может быть найдена как произведение импульсной функции на площадь импульса:

Это равенство лежит в основе экспериментального определения импульсной функции. Оно тем точнее, чем меньше длительность импульса.

Таким образом, импульсная характеристика представляет про­изводную от переходной характеристики:

Здесь учтено, что h(t)δ(t)=h(0)δ(t), а умножение h(t) на l(t) эквивалентно указанию на то, что значение функции h(t) при t<0 равно нулю.

Интегрируя полученные выражения, легко убедиться, что

Равенства (14.17) и (14.19) являются следствием ра­венств (14.14) и (14.15). Так как импульсные харак­теристики имеют размерность соответствующей переходной харак­теристики, поделенной на время. Для расчета импульсной харак­теристики можно воспользоваться выражением (14.19), т. е. рас­считать ее с помощью переходной характеристики.

Пример 14.3.

Найти импульсные характеристики простой rC-цепи (см. рис. 14.9, а). Решение.

Используя выражения для переходных характеристик, полученные в при­мере 14.2, с помо щью выражения (14.19) находим импульсные характеристики;

Временные характеристики типовых звеньев приведены в табл. 14.2.

Расчет временных характеристик обычно производится в сле­дующем порядке:

определяются точки приложения внешнего воздействия и его вид (ток или напряжение), а также интересующая выходная ве­личина - реакция цепи (ток или напряжение на каком-то ее участке); нужная временная характеристика рассчитывается как реак­ция цепи на соответствующее типовое воздействие: 1(t) или δ(t),