Стремительный рост потоков разнообразной информации. Техническая база информатизации

Расчет.

 

Одной из главных тенденций развития человеческого общества на рубеже 20 и 21 столетия явился стремительный рост потоков разнообразной информации, обеспечивающей его жизнедеятельность. Мировое сообщество вступает в новую эру – эру информатизации. Эффективное управление государством, экономикой, удовлетворение потребностей населения, развитие науки, культуры, здравоохранения требует постоянного развития и совершенствования систем информационного обеспечения.

Техническую базу информатизации составляет связь и вычислительная техника, грань между которыми все больше стирается. Сети связи являются транспортной средой для информационных систем. В основе развития систем связи лежат современные достижения многих наук и в первую очередь электротехники, радиотехники и электроники. Общим для этих наук является изучение электромагнитных процессов в пассивных и активных электрических цепях с целью создания различных устройств, для преобразования, передачи, обработки и хранения информации. На основе достижений в области радиотехники и электроники развиваются средства связи, автоматика и вычислительная техника, телеметрия, радиолокация и навигация, системы управления технологическими процессами и др.

Цель данной курсовой работы заключается в том, чтобы систематизировать и закрепить знания, полученные при изучении классического, операторного и спектрального методов расчета процессов в линейных электрических цепях, а также теоретических основ анализа дискретных сигналов и линейных дискретных систем.

 

Техническое задание

Задание содержит схему анализируемой цепи и входной сигнал в виде одиночного импульса.

Все резисторы схемы имеют сопротивление R=1кОм, емкость конденсатора C=1мкФ

Схема № 6 

Импульс № 9 

Рисунок 1 - Схема анализируемой цепи и входной импульс

Рассчеты

1.1. Для решения поставленной задачи необходимо определить передаточную характеристику g_u(t), используем классический метод расчёта переходных процессов в цепях.

gu(t) = U() + [U(0₊) – U()]e^pt,где р- корень характеристического уравнения.

Найдем корень характеристического уравнения, для этого найдем сопротивление цепи, приравняем Z(p) к нулю и выразим р.

       

Рассмотрим переходные процессы в цепи:

В момент времени t = (0₊) по второму закону коммутации напряжение на емкости равно 0, следовательно, можем заменить емкость проводом.

 

Рисунок 2 - Цепь в момент времени t = (0₊)

U₂(0₊) = 0

К моменту времени   емкость зарядится, следовательно, можем заменить емкость разрывом.

Рисунок 3 - Цепь в момент времени

Подставим полученные результаты в gu(t):

gu(t) = U() + [U(0+) – U()]e^pt = 0,2 + [0 - 0,2]e^pt = 0,2(1 - e^pt)

 

                  10-2500t,   0<t<t1

U1(t) =      10,              t1<t<t2

0,               t>t2

U(0) =  10

U(t1) = 0

U(t2) = -5                                      Рисунок 4 - Входной сигнал

Составим интеграл Дюамеля:

Вычислим значения U₂(t) для моментов времени на интервале 0t5мс

Таблица 1 - Значения U2(t) вычисленные с помощью интеграла Дюамеля

t,мс	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	t-
U2,В	0	0.103	0.213	0.329	0.45	0.575	0.704	0.838	0.974	1,113	1,255

t,мс	t+	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,2	3,4	3,6	3,8	t-
U2,В	2,255	2.273	2.271	2.252	2.216	2.166	2.104	2.03	1.947	1.854	1.754

t,мс	t+	5
U2,В	0.754	0,414

Рисунок 5 - Выходное воздействие

1.2. Найдем передаточную характеристику цепи. 

 

Рисунок 6 – Схема анализируемой характеристики

АЧХ цепи:

ФЧХ цепи:

1.3. Для нахождения спектральной плотности входного сигнала, разложим входной сигнал на сумму простых сигналов.

 

Рисунок 7 - Разложение входного сигнала на сумму простых сигналов

Изображение входного сигнала это есть сумма изображений простейших функций.

Заменим p на jw, чтобы получить спектральную плотность входного сигнала.

АЧХ спектральной плотности входного сигнала:

       ФЧХ спектральной плотности входного сигнала:

АЧХ спектральной плотности сигнала на выходе цепи:

       ФЧХ спектральной плотности сигнала на выходе цепи:

По полученным формулам составим таблицу частотных характеристик цепи и сигналов, построим графики.

 

Рисунок  8 - АЧХ и ФЧХ цепи

Таблица 2 - Частотные характеристики цепи и сигналов

f кГц	U1(ω) мВс	1(ω) град	H(ω)	(ω) град	U2(ω) мВс	2(ω) град
0	20	0	0.2	0	5	0
0.2	5,881	99,039	0,179	-26,688	1,051	72,351
0.4	6,040	98,449	0,141	-45,160	0,852	53,289
0.6	3,669	75,644	0,111	-56,465	0,406	19,199
0.8	2,063	57,015	0,089	-63,577	0,184	-6,561
1.0	0,797	90,730	0,074	-68,328	0,059	22,402
1.1	2,032	76,638	0,068	-70,140	0,138	6,498
1.2	1,237	116,660	0,063	-71,684	0,078	44,974
1.3	1,232	58,278	0,059	-73,011	0,072	-14,733
1.4	1,662	100,520	0,055	-74,165	0,091	26,358
1.5	0,531	91,094	0,051	-75,175	0,027	15,920
1.6	1,405	76,929	0,048	-76,067	0,068	0,863
1.7	0,888	117,420	0,046	-76,839	0,041	40,564
1.8	0,876	58,844	0,043	-77,568	0,038	-18,725
1.9	1,221	100,660	0,041	-78,206	0,05	22,453
2.0	0,399	91,459	0,039	-78,783	0,016	12,276
2.2	0,694	117,810	0,036	-79,784	0,025	38,029
2.4	0,965	100,690	0,033	-80,623	0,032	20,069
2.7	0,570	118,040	0,029	-81,654	0,017	36,384
3	0,266	92,187	0,026	-82,483	0,007	9,704

Рисунок 9 - АЧХ и ФЧХ спектральной плотности входного и выходного