;
;
.
Учитывая эти обозначения, запишем выражение для и
:
;
.
Проанализируем, какой вид приобретут в этом случае выражения
и
(рис.2.20):
Рис.2.20
,
,
где .
С учётом полученных выражений, формула для приобретет вид:
.
Для контуров с высокой добротностью ,
поэтому
и
,
следовательно
,
.
Графики функций и
приведены на рисунке 2.21
Рис.2.21
· Свободные процессы в контуре представляют собой затухающие колебания.
·
Длительность затухающих колебаний определяется множителем и зависит от
и
, т.к.
·
Частота колебаний зависит от параметров и
.
Для оценки скорости затухания используют:
- декремент затухания - число, показывающее во сколько раз уменьшается амплитуда колебаний за один период:
, где
,
-логарифмический декремент
затухания:
2.6.2. Переходные процессы в цепях второго порядка при подключении к источнику постоянной э.д.с.
Рис. 2.22
Физическая сущность процессов в этой цепи (рис. 2.22)
заключается в заряде емкости до величины .
В рассматриваемом случае принужденная составляющая
напряжения на емкости . В общем случае
. Закон изменения
был получен при рассмотрении
свободных процессов в таком контуре.
Учитывая начальные условия и
можно записать
Постоянные интегрирования равны:
.
Корни и
будут такими же, как и для свободных
процессов, а постоянные интегрирования -
противоположны по знаку, поэтому можно записать:
.
В предыдущем случае были получены выражения для
апериодического разряда емкости: ,
и для колебательного разряда емкости: .
Подставляя эти выражения, получим выражения для апериодического заряда
и для колебательного заряда емкости
.
Графики приведены на
рисунке 2.23
Рис.2.23
Из приведенного графика видно, что в момент времени
, т.к.
и
.
2.6.3. Переходные процессы в цепях второго порядка при подключении к источнику синусоидальной э.д.с.
Рис. 2.24
На практике представляют интерес процессы, возникающие в
контуре (рис. 2.24), добротность которого высока ,
в тех случаях, когда резонансная частота контура
равна
частоте синусоидальной э.д.с.
, а также когда
эти частоты не равны
.
В общем случае свободная составляющая напряжения на емкости будет равна:
, если
, то
, т.к.
.
Принужденную составляющую
можно найти следующим образом:
, где
,
.
Общее решение будет иметь вид:
.
1. Пусть .
Учитывая, что напряжение на емкости в начальный момент
времени равно нулю, найдем постоянную интегрирования следующим
образом:
- изобразим график принужденной составляющей на верхнем графике (рис. 2.25),
- изобразим график
свободной составляющей на нижнем графике (рис. 2.25) так, чтобы в
первоначальный момент времени
Рис. 2.25
График принужденной составляющей будет иметь амплитуду , т.к.
,
т.е. в цепи после окончания переходных процессов будет иметь место резонанс
напряжений. В начальный момент времени напряжение принужденной составляющей
будет начинаться с "
", т.к. напряжение
на емкости при резонансе отстает на
от приложенного
напряжения.
График свободной составляющей будет начинаться с "" т.к. в этот момент времени
свободная составляющая должна скомпенсировать принужденную составляющую, т.к.
.
Таким образом, если , то при подключении контура к
источнику
, напряжение на емкости будет равно
.
Аналогично можно показать, что закон нарастания колебаний тока в контуре будет
, где
.
График напряжения на емкости для рассматриваемого случая получившего названия изохронизма,
показан на рисунке 2.23
Рис. 2.26
Амплитуда напряжения на емкости нарастает по закону асимптотически приближаясь к
значению, равному амплитуде этого напряжения при резонансе. Длительность
переходного процесса определяется коэффициентом затухания
.
Чем больше , тем быстрее
заканчивается переходной процесс. Так как
, т.е. чем больше
, тем меньше
и
следовательно, больше длительность переходного процесса в контуре.
2. Пусть .
В случае, когда частота источника э.д.с не совпадает с частотой свободных колебаний в контуре, напряжение на емкости будет представлять собой суммы двух колебаний с разными частотами, амплитуда одного из которых убывает по экспоненциальному закону. При этом возникающие так называемые биения (см. рис. 2.27)
Рис.2.27
2.7. Применение цепей второго порядка в РЭТ
Цепи второго порядка широко используются на практике в современной радиоэлектронной технике.
2.7.1. Применение цепи второго порядка в импульсном модуляторе РЛС с полным разрядом накопительной емкости
Ранее были рассмотрены переходные процессы в импульсном модуляторе РЛС с частичным разрядом ёмкости. В мощных РЛС чаще применяют схемы с полным разрядом накопительной ёмкости. Такие схемы позволяют создавать более мощные импульсы (см. рис. 2.28)
Рис.2.28
На данной схеме обозначены:
- зарядный дроссель;
- фиксирующий диод;
- формирующая линия, состоящая из нескольких
звеньев;
-
звено формирующей линии;
- импульсный трансформатор;
-
нагрузка-генератор СВЧ;
- управляемый электронный ключ-тиратрон.
Эквивалентная схема заряда накопительных емкостей звеньев приведена на рисунке 2.29
В начальный момент времени в такой цепи имеют место
нулевые начальные условия:
,
.
Рис. 2.29
При подключении источника постоянной э.д.с. в цепи может
происходить колебательный заряд суммарной накопительной емкости
(индуктивностями звеньев ,
и обмотки
можно пренебречь).
Рис. 2.30
Наличие в цепи фиксирующего диода предотвращает возникновение колебаний напряжения на емкостях формирующей линии. Эпюры напряжений приведены на рисунке 2.30.
Следует отметить, что запас энергии в емкостях формирующей
линии в 4 раза больше, чем в модуляторах с частичным разрядом емкости. Полагая
накопительные ёмкости одинаковыми, считаем, что запас энергии в модуляторе с
частичным зарядом , а запас энергии в
модуляторе с полным разрядом
.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.