ТОИИТ БГУИР

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ. Выполнение контрольных БГУИР на заказ, недорого+ гарантия

Рабочая программа. Методические указания. Контрольные задания для студентов специальности   «Промышленная электроника»  аочной формы обучения

                                         Составитель: В.Г. Басов

ЗАДАЧИ

      Задача 1. На рисунке 1 заданы периодические последовательности видеоимпульсов различной формы и скважности, параметры которых определены в таблице 1 соответствующим вариантом. Выполнить  спектральный анализ  заданного  видеоимпульса с амплитудой Е,  длительностью t и периодом повторения T = at.

  Таблица 1

      Для этого необходимо:

1. используя  разложение  в  ряд Фурье, определить  все  гармонические сос-

тавляющие спектров амплитуд и фаз в пределах от 0 до 4p;

1. построить в  соответствующем  масштабе  графики  спектров  амплитуд  и

начальных фаз;

      3) для полученных гармонических составляющих рассчитать их мощность на сопротивлении нагрузки в 1 Ом и построить график спектра их мощностей. Какова будет огибающая?

     4) пользуясь равенством Парсеваля, определить суммарную мощность всех составляющих, включая и постоянную составляющую (если она имеется);

     5) рассчитать мощность заданного сигнала на том же сопротивлении нагрузки;

    6) определить (в процентах) какая часть мощности приходится на рассчитанные гармонические составляющие;

   7) по спектральному графику мощностей определить полосу частот Df, в которой сосредоточена рассчитанная мощность спектральных составляющих заданного сигнала;

   8) построить спектр периодической последовательности радиоимпульсов, несущая частота которой f₀ = 10 МГц, а огибающая  S(t) является сигналом, заданным соответствующим вариантом.

     Вид импульсного сигнала на рисунке 1, значение амплитуды импульсов Е, его длительность t и величина а, устанавливающая связь между T и t задаются с помощью кода таблицы вариантов (таблица 1) и соответствующих таблиц: таблица 2 (значение Е) и таблицы 3 (значение t и а).

     Например, студент должен выполнить вариант № 36. По таблице 1 этому номеру варианта соответствует  код и43. Следовательно, форма импульса приведена на рисунке 1, и, амплитуда импульса Е = 5 В, длительность импульса t = 5 мкс, при этом а = 5 и Т = 5t.

   Задача 2. Высокочастотное косинусоидальное колебание с частотой f₀ и амплитудой U  подвергается модуляции. Вид модуляции (амплитудная – АМ, частотная – ЧМ), модулирующий низкочастотный сигнал E(t) заданы в таблице  4.

        Необходимо составить в общем виде аналитические выражения для модулированных колебаний с учетом заданного варианта по таблице 1.

      Таблица 4

      Для АМ-колебаний:

1. определить  парциальные  коэффициенты  модуляции  для каждой состав-

ляющей модулирующей функции  E(t);

1. построить в соответствующем  масштабе  спектральную  диаграмму моду-

лированного колебания и определить полосу частот, занимаемую сигналом;

1. считая  нагрузку резистивной и равной 10 Ом, рассчитать мощности коле-

баний на несущей частоте и на всех боковых частотах;

1. определить,  какая  часть  мощности   относительно  несущего   колебания

приходится на боковые составляющие.

      Исходные данные заданного варианта находятся с помощью кода по таблицам 1, 4, 5, 6

     Для ЧМ-колебаний:

1. определить индекс частотной модуляции b;
2. используя разложение в ряд  по функциям Бесселя, определить амплитуды

гармонических составляющих модулированного колебания для несущей частоты, а также для ближайших четырех боковых составляющих спектра ЧМ-колебания (значения функций Бесселя от величины b приведены в Приложении 1);

1. нарисовать в  соответствующем  масштабе спектральную диаграмму моду-

лированного колебания и определить полосу частот, занимаемую сигналом для рассчитанного индекса частотной модуляции;

     4) рассчитать мощности колебаний на несущей частоте и на определенных выше гармонических составляющих  модулированного колебания, считая сопро-

тивление нагрузки равной 10 Ом. Определить. какая часть мощности относительно несущего колебания приходится на боковые составляющие.

      Исходные данные заданного варианта находятся с помощью кода по таблицам 1, 4, 7, 8.

       Задача 3. Закон распределения плотности вероятности задан функцией p(x). Вид функции и интервалы изменения случайной величины  х  определяется таблицей 1 и буквой кода таблицы 9, а исходные данные приведены в таблицах 10 – 11.

Задача 4. На вход нелинейного элемента, вольтамперная характеристика которого приведена на рисунке 2, подается входной сигнал  u_вх(t).

       Необходимо:

1. аппроксимировать заданную вольтамперную  характеристику нелинейно-

го элемента степенным полиномом  n степени;

1. определить ток на  выходе  нелинейного  элемента  и  построить его спек-

трограмму;

1. по полученной аппроксимированной  функции  построить аппроксимиро-

ванную характеристику на одном графике совместно с заданной. Из построенных графиков определить погрешность аппроксимации.

      Исходные данные для выполнения задания находятся в зависимости от кода варианта (таблица 1) и таблиц 12 – 14.

    В таблице 13 под укороченным полиномом предполагается отсутствие члена полинома второй степени.      

   При построении спектрограмм необходимо положить, что   w₁  >  w₂.

     Задача 5. К нелинейному элементу (рисунок  3), вольтамперная характеристика которого имеет кусочно-линейную аппроксимацию с напряжением запирания E_з = А В  и крутизной  характеристики  S  = В мА/В , приложено  напряже ние  u_вх = (Е₀ + U_mcos wt) В. При заданных  соответствующим  вариантом (табли-

ца 1) и  исходных параметров в таблицах 15 – 17  определить:

1. смещение Е₀ и угол отсечки q, при  которых амплитуда n гармоники  будет

максимальной;

1. для  определенного  угла  отсечки  определить  амплитуды  гармонических

составляющих тока I₀ , I₁, I₂, I₃ ;

1. по  полученным  величинам  токов  рассчитать  коэффициент  нелинейных

искажений k_г  выходного сигнала;

1. для заданного сигнала и рассчитанного  смещения Е₀  построить графичес-

ки на вольтамперной характеристике сигнал на входе и выходе нелинейного устройства.

       При расчете гармонических составляющих использовать графики коэффициентов Берга, приведенные в приложении 2.

      Задача 6. Задан узкополосный полосовой фильтр, представляющий собой параллельный резонансный колебательный контур (рисунок 4), имеющий неполное включение для согласования с нагрузкой R_н.

Задача 6.1 Для задачи рисунка 4, а :

      1) рассчитать по данным, заданным в таблицах 18 – 20,  сопротивление параллельного колебательного контура Z_к  на резонансной частоте f₀  или при расстройке на Df  от резонансной частоты f;

      2) определить при заданной расстройке Df  или при  Df_0.707 напряжение на контуре U, если на резонансной частоте оно равно  U_р (предполагается, что внутреннее сопротивление источника сигнала R_i значительно больше сопротивления контура Z_к ,то есть R_i >> Z_к);

      3) определить величины индуктивностей L₁ и L₂ , обеспечивающие согласование с нагрузкой R_н на резонансной частоте при некотором коэффициенте включения p. Взаимной индуктивностью M между катушками пренебречь;

     4) рассчитать и построить  амплитудно-частотную (АЧХ) и фазочастотную (ФЧХ) характеристики фильтра. По этим характеристикам определить полосу пропускания фильтра на уровне 0.707 (2Df_0.707) и его добротность Q.

     Вариант задания определяется по таблице 1.

      Задача 6.2 Для задачи рисунка 4, б :

      1) рассчитать по данным, заданным в таблицах 18, 21 – 22 элементы L, C1, C2, добротность Q  и характеристическое сопротивление r колебательного контура, обеспечивающего согласование с сопротивлением нагрузки R_н ;

      2) в режиме согласования для заданного коэффициента включения p определить величину сопротивления нагрузки R_н ;

      3) с учетом коэффициента включения p определить напряжение на сопротивлении нагрузки R_н, если на вход контура подается напряжение U на резонансной частоте f₀;

     4) рассчитать и построить  амплитудно-частотную (АЧХ) и фазочастотную (ФЧХ) характеристики фильтра. По этим характеристикам определить полосу пропускания фильтра на уровне 0.707 (2Df_0.707) и его добротность Q. Сравнить с рассчитанным значением.

     Вариант  задания определяется  по таблице 1 а исходные  данные  для  задачи

6.1 задаются таблицами 18 – 20, а для задачи 6.2 по таблице 1 определяется вариант задания, а по таблицам 18, 21–22 исходные данные для расчетов. 

    Указания:

      – при решении этой задачи под режимом согласования понимается, что сопротивление контура на резонансной частоте  Z_к,р  связано с сопротивлением  Z_к1  в точке включения 1 сопротивления нагрузки R_н через коэффициент включения  p соотношением Z_к1 = p²Z_к,р.

      Задача 7. На вход безынерционного четырехполюсника с функциональной характеристикой y = f(x) воздействует стационарный нормальный процесс, плотность вероятности которого

      Задача 8. Случайный стационарный процесс S(t) (рисунок 5а, б) задан вариантом по таблице 1 и исходными данными в таблицах  26 –28.

      Необходимо:

1. определить  автокорреляционную  функции  заданного  сигнала  в  общем

виде;

1. при заданных исходных параметрах рассчитать дисперсию сигнала;
2. построить  в  соответствующем   масштабе   график   автокорреляционной

функции и численно определить время ее существования