Анализ прохождения сигнала через усилительный каскад

Автор: Пользователь скрыл имя, 25 Ноября 2012 в 21:44, курсовая работа

Краткое описание

Для решения задач курсовой работы необходимо:

Объяснить, письменно, работу схемы и назначение всех элементов;
Изобразить эквивалентную схему заданной цепи в рабочем диапазоне частот;
Определить параметры линейной схемы замещения на резонансной частоте контура;
Найти передаточную функцию по напряжению относительно расстройки, построить АЧХ и ФЧХ для рабочего диапазона частот UВЫХ=К(ξ);
Рассчитать и построить АЧ и ФЧ спектры управляющего сигнала;
Записать аналитическое выражение АМ сигнала с модуляцией по закону: вид модуляции – 30%, φ0=0, f0 – максимальная АЧХ схемы, UMAX=0,2 В.
Построить графики АЧХ и ФЧХ спектра;
Найти отклик схемы при воздействии на ее вход АМ сигнала.
Построить импульсную характеристику схемы.

Оглавление

1 Задание и исходные данные……………………………………………………………….04

2 Анализ схемы……………………………………………………………………………….06
3 Определение параметров линейной схемы на резонансной частоте……………………07
4 Построение эквивалентной схемы заданной цепи для рабочего диапазона частот…09
5 Нахождение передаточной функции цепи по напряжению. Построение АЧХ и ФЧХ схемы для рабочего диапазона частот………………………………………..10
6 Расчет и построение АЧ и ФЧ спектров управляющего сигнала……………………….12
7 Амплитудно-модулированное колебание. Его амплитудно-частотный и фазо-частотный спектры………14
8 Отклик схемы на гармонический АМ – сигнал…………………………………………..16
9 Импульсная характеристика схемы……………………………………………………….18
10 Выводы…………………………………………………………………………………….20
11 Список литературы………………………………………………………………………..21

Файлы: 1 файл

Курсовой РТЦ by Smit666.doc

— 311.50 Кб (Скачать)

 

Для того чтобы получить импульсную характеристику схемы:

 

  1. Сформируем импульс, представленный на Рисунок 17:

 

 

Рисунок 17 – импульс

 

  1. Пропустим  импульс через устройство, и получим реакцию схемы на единичный импульс, представленной на Рисунке 18:


 

Рисунок 18 – реакция схемы на единичный импульс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


10 Выводы

 

В результате выполнения курсовой работы было выяснено, что исследуемый каскад является резонансным усилителем верхних частот. Резонансная частота колебательного контура fр равна: [1]. Так же было письменно объяснено назначение каждого элемента схемы.

 Для исследования каскада  была рассчитана схема замещения  транзистора. Были рассчитаны  Y-параметры [2], далее используя формулы пересчета , были рассчитаны Z-параметры [3]. Далее каскад был преобразован для удобства расчета. Эквивалентная схема каскада представлена на Рисунке 5.

 После была найдена передаточная функция по напряжению. При расчете передаточной функции по напряжению был использован метод контурных токов. При расчете схемы методом контурных токов удобно использовать Z-параметры транзистора, которые были найдены ранее.

По передаточной функции были построены  АЧХ и ФЧХ каскада как функция  . Графики АЧХ и ФЧХ приведены на Рисунках 6-7. Из графика АЧХ видно, что на резонансной частоте достигается максимальный коэффициент усиления по напряжению равный: . Рабочий диапазон составляет полосу частот от 2.25×105 Гц до 2.28×105 Гц.

Далее был построен управляющий  сигнал (Рисунок 8),его АЧ и ФЧ спектры (Рисунок 10-11).

После этого, используя формулу [4] был построен АМ сигнал (Рисунок 12) с модуляцией по закону заданного управляющего сигнала (Рисунок 9) и рассчитаны его АЧ и ФЧ спектры представленные, на Рисунках 13-14.

Далее путем перемножения АЧ спектра  АМ сигнала на АЧХ каскада и  сложения ФЧ спектра АМ сигнала с ФЧХ каскада и с помощью обратного преобразования Фурье были получены АЧ и ФЧ спектры АМ сигнала (Рисунок 14-15) и сам АМ сигнал на выходе каскада Рисунок 16.

При прохождении АМ сигнала через каскад исказился фронт сигнала.

Далее была построена импульсная характеристика исследуемого каскада, представленная на Рисунке 18.

Расчеты данной курсовой работы были выполнены в среде MatLab. Данная среда разработки была выбрана из-за наличия в ней специального пакета программ обработки сигналов. Данный пакет значительно упрощает расчет параметров схемы и ее характеристик.

 

11 Список литературы

 

  1.  Лазарев Ю. Ф. Л17 Начала программирования в среде MatLAB: Учебное пособие. - К.:НТУУ "КПИ", 2003. - 424 с.
  2. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. Для вузов по спец. «Радиотехника». – 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высш. Шк., 1988-448 с.: ил.
  3. Конспект лекций по курсу: «Радиотехнические цепи и сигналы».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

close all;

clear all;

%--------------------------------------------------------------------------

%Наменалы элементов

R1=180*10^3;

R2=180;

L1=600*10^-6;

L2=350*10^-6;

C1=820*10^-12;

C3=22*10^-9;

C5=10*10^-6;

Rn=200*10^3;

Cn=80*10^-12;

Q=100;

Czi=14*10^-12;

Czs=4*10^-12;

Ri=200*10^3;

S=8*10^-3;

ru=200;

%--------------------------------------------------------------------------

%Резонансная  частота

Wr=1/(sqrt(L1*C1));

Fr=Wr/(2*pi);

%Граничная частота

Fs=(1+S*ru)/(2*pi*Czi*ru)

%--------------------------------------------------------------------------

%Расчёт Y параметров

Y11=j*Wr*(Czi+Czs);

Y12=-j*Wr*Czs;

Y21=S-j*Wr*Czs;

Y22=1/Ri+j*Wr*Czs;

Y=[Y11, Y12; Y21, Y22];

%Расчёт Z параметров

Z11=Y22/(det(Y));

Z12=Y12/(det(Y));

Z21=Y21/(det(Y));

Z22=Y11/(det(Y));

Z=[Z11,Z12;Z21,Z22];

%--------------------------------------------------------------------------

%коэффициент  включения контура

p=L2/L1;

%определяем  сопротивление потерь контура

ro=sqrt(L1/C1)*Q %-характерестическое сопротивление

r=Wr*L1/Q %-сопротивление потерь

%--------------------------------------------------------------------------

%матрица сопротивлений

Zn = Rn+1/j*Wr*Cn;    % Параметры нагрузки

a1n=[R1,-R1,0,0,0;

   -R1,R1+Z11,Z12,0,0;

   0,Z21,Z22+j*Wr*p*L1+p*r,0,j*Wr*p*L1+p*r;

   0,0,0,Zn+j*Wr*(1-p)*L1+(1-p)*r,-j*Wr*(1-p)*L1-(1-p)*r;

   0,0,j*Wr*p*L1+p*r,-j*Wr*(1-p)*L1-(1-p)*r,j*Wr*L1+r+1/(j*Wr*C1)];

 

an=[R1,-R1,0,1,0;

   -R1,R1+Z11,Z12,0,0;

   0,Z21,Z22+j*Wr*p*L1+p*r,0,j*Wr*p*L1+p*r;

   0,0,0,0,-j*Wr*(1-p)*L1-(1-p)*r;

   0,0,j*Wr*p*L1+p*r,0,j*Wr*L1+r+1/(j*Wr*C1)];

%коэффициент  передачи по напряжению

K=Zn*det(an)/det(a1n);

K0=abs(K);

%--------------------------------------------------------------------------

% Находим передаточные  характеристики

maxK = 0;

nn = 1;

a1=0;

a=0;

dt = 10000;

for F = Fr-Fr/2:Fr/dt:Fr+Fr/2;

    w=2*pi*F;

 

a1_n=[R1,-R1,0,0,0;

   -R1,R1+Z11,Z12,0,0;

   0,Z21,Z22+j*w*p*L1+p*r,0,j*w*p*L1+p*r;

   0,0,0,Zn+j*w*(1-p)*L1+(1-p)*r,-j*w*(1-p)*L1-(1-p)*r;

   0,0,j*w*p*L1+p*r,-j*w*(1-p)*L1-(1-p)*r,j*w*L1+r+1/(j*w*C1)];

 

a_n=[R1,-R1,0,1,0;

   -R1,R1+Z11,Z12,0,0;

   0,Z21,Z22+j*w*p*L1+p*r,0,j*w*p*L1+p*r;

   0,0,0,0,-j*w*(1-p)*L1-(1-p)*r;

   0,0,j*w*p*L1+p*r,0,j*w*L1+r+1/(j*w*C1)];

 

K_n(nn)=Zn*det(a_n)/det(a1_n);

K0_n(nn)=abs(Zn*det(a_n)/det(a1_n));

faza_n(nn)=angle(Zn*det(a_n)/det(a1_n))/(pi)*180;

 if maxK<=K0_n(nn)

  maxK=K0_n(nn);

 end

 if maxK<=K0_n(nn)

  maxN=nn;

 end

FF(nn)=F;

 nn=nn+1;

end

%--------------------------------------------------------------------------

%находим полосу  пропускания

for NN = 1:1:maxN;

if K0_n(NN)<=0.707*maxK

f1=NN;

end

end

NN=0;

for NN = maxN:1:nn-1;

if K0_n(NN)>=0.707*maxK

f2=NN;

end

end

fn=f1;

fw=f2;

fmin07=FF(f1);

fmax07=FF(f2);

%--------------------------------------------------------------------------

% Строим Ачх  и Фчх

figure, plot(FF(fn-200:fw+200),K0_n(fn-200:fw+200));grid;title('АЧХ');

figure, plot(FF(fn-200:fw+200),faza_n(fn-200:fw+200));grid;title('ФЧХ');

%--------------------------------------------------------------------------

% Посторение сигнала

dts=2*dt;

Tsigan=10/(fmax07-fmin07);

Fw=(1/(Tsigan/dts))/2;

Fs=1/Tsigan;

t=0:Tsigan/dts:Tsigan;

x=rectpuls(t-Tsigan/8,Tsigan/4)+rectpuls(t-Tsigan*7/8,Tsigan/4);

figure, plot(t,x);grid;title('Немодулированный сигнал');

% Спектр немодулированного  сигнала

S=fft(x);    

Sa=abs(S);

fa=angle(S);

f=0:Fs/dts: Fs;

figure;stem(f(1:dts/128),Sa(1:dts/128)),grid;title('АЧ спектр немодулированного сигнала');

figure;stem(f(1:dts/128),fa(1:dts/128)),grid;title('ФЧ спектр немодулированного сигнала');

%--------------------------------------------------------------------------

% Посторение AM

m=0.3;

y=0;

t=0;

nn=1;

for t=0: Tsigan/dts: Tsigan;

y(nn)=0.2*sin(Wr*t)*(1+m*(2*x(nn)-1));

nn=nn+1;

end;

t=0:Tsigan/dts:Tsigan;

figure;plot(t,y);title('Модулированный сигнал');

% Спектр модулированного  сигнала

Sm=fft(y);   

Smv=fftshift(Sm);

Sma=abs(Smv);

fch=angle(Smv);

f=-Fw:2*Fw/dts:Fw;

figure;stem(f(dts/2+820-25:dts/2+820+25), Sma(dts/2+820-25:dts/2+820+25)),grid;title('АЧ спектр модулированного сигнала');

figure;stem(f(dts/2+820-25:dts/2+820+25), fch(dts/2+820-25:dts/2+820+25)),grid;title('ФЧ спектр модулированного сигнала');

%--------------------------------------------------------------------------

nn=0;

maxK_f=0;

for FF=0: 2*Fw/dts : Fw;

w=2*pi*FF;

nn=nn+1;

 

a1=[R1,-R1,0,0,0;

   -R1,R1+Z11,Z12,0,0;

   0,Z21,Z22+j*w*p*L1+p*r,0,j*w*p*L1+p*r;

   0,0,0,Zn+j*w*(1-p)*L1+(1-p)*r,-j*w*(1-p)*L1-(1-p)*r;

   0,0,j*w*p*L1+p*r,-j*w*(1-p)*L1-(1-p)*r,j*w*L1+r+1/(j*w*C1)];

 

a=[R1,-R1,0,1,0;

   -R1,R1+Z11,Z12,0,0;

   0,Z21,Z22+j*w*p*L1+p*r,0,j*w*p*L1+p*r;

   0,0,0,0,-j*w*(1-p)*L1-(1-p)*r;

   0,0,j*w*p*L1+p*r,0,j*w*L1+r+1/(j*w*C1)];

 

Kuk(nn)=Zn*det(a)/det(a1);

K(nn)=abs(Zn*det(a)/det(a1));

FF2(nn)=FF;

if maxK_f<=K(nn)

  maxK_f=K(nn);

  maxN_f=nn;

 end

end;

NNN=nn;

%--------------------------------------------------------------------------

Kuk(1)=0;

 for NN=1:1:nn

SpecF(NN)=Kuk(NN)*Sm(NN);   

 end

%--------------------------------------------------------------------------

SA=abs(SpecF);

SF=angle(SpecF);

figure, stem(FF2(maxN_f-25:maxN_f+25),SA(maxN_f-25:maxN_f+25));title('АЧ спектр модулированного сигнала на выходе')

figure, stem(FF2(maxN_f-25:maxN_f+25),SF(maxN_f-25:maxN_f+25));title('ФЧ спектр модулированного сигнала на выходе')

%--------------------------------------------------------------------------

sign_fin=ifft(ifftshift(SpecF));

t=0:2*Tsigan/dts:Tsigan;

figure, plot(t,sign_fin);title('Модулированный сигнал на выходе')

%--------------------------------------------------------------------------

%Импульсная  характеристика

%--------------------------------------------------------------------------

% Посторение  сигнала

t=0:Tsigan/dts:Tsigan;

x2=rectpuls(t-Tsigan/2,Tsigan/5000);

figure, plot(t,x2);grid;title('Импульс');

%--------------------------------------------------------------------------

Sm2=fft(x2);

for NN=1:1:NNN

SpecF2(NN)=Kuk(NN)*Sm2(NN);   

 end

%--------------------------------------------------------------------------

sign_fin2=ifft(ifftshift(SpecF2));

t=0:2*Tsigan/dts:Tsigan;

figure, plot(t(4999:6000),sign_fin2(4999:6000));title('Импульс на выходе схемы')

 


Информация о работе Анализ прохождения сигнала через усилительный каскад