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

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

Рисунок 9 - АЧХ и ФЧХ спектральной плотности входного и выходного