ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКИ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ

Исследуемые электрические четырёхполюсники содержат катушки с заданными индуктивностями и внутренними сопротивлениями и конденсаторы с известными ёмкостями и сопротивлениями утечки заряда. Элементы цепей во всех вариантах задания обладают следующими характеристиками: L1  40 мГн , L2 20 мГн , r1  50 Ом , r2  30 Ом , С1  1.7 мкФ , С2  1мкФ, r3  12 МОм , r4  9 МОм. Каждому варианту задания соответствует схема электрической цепи, имеющей вид четырёхполюсника (табл.1). Задание выполняется в среде MathCAD. Работа содержит 15 этапов: 1. Выделить на схеме заданного электрического четырёхполюсника блоки. Определить комплексное сопротивление и сформировать А-матрицу для каждого блока в среде MathCAD.
2. Сформировать А-матрицу заданного электрического четырёхпо-люсника.
3. Определить передаточную функцию четырёхполюсника по напряжению.
4. Определить частотные характеристики четырёхполюсника:
а) комплексную частотную характеристику (КЧХ);
б) амплитудно-частотную характеристику (АЧХ);
в) вещественно-частотную характеристику (ВЧХ);
г) мнимо-частотную характеристику (МЧХ);
д) фазо-частотную характеристику (ФЧХ).
5. Вычислить все собственные частоты четырёхполюсника.
6. Построить графики АЧХ, ВЧХ, МЧХ, ФЧХ. Собственные частоты электрического четырёхполюсника отметить вертикальными маркерами на всех графиках как показано в образце выполнения работы в приложении А.
7. Классифицировать заданный четырёхполюсник по виду частотных характеристик. Выбрать один из следующих пунктов классификации:
а) фильтр низких частот,
б) фильтр высоких частот,
в) полосно-пропускающий фильтр;
г) полосно-заграждающий фильтр;
д) четырёхполюсник не обладает свойствами электрического фильтра. 8. Построить комплексную частотную характеристику (КЧХ) в виде кривой на комплексной плоскости. Выделить символом «• » начало кривой, соответствующее нулевой частоте. Отметить на КЧХ символом «» точки, соответствующие собственным частотам четырёхполюсника.
9. Построить амплитудно-фазовую частотную характеристику (АФЧХ) в полярной системе координат. Выделить символом «• » начало кривой, соответствующее нулевой частоте. Отметить символом «» точки, 3 соответствующие собственным частотам четырёхполюсника.
10. Сформировать аналитическую функцию, соответствующую входному периодическому электрическому сигналу заданной формы. Эта функция и соответствующая графическая форма сигнала приведены в приложении А в разделе «Математическая модель входного электрического сигнала».
11. Построить спектры входного и выходного сигнала в виде столбчатых диаграмм (по горизонтали – номер гармоники, по вертикали – амплитуда гармоники).
12. Выбрать период дискретизации времени и необходимое количество гармоник для адекватной аппроксимации заданного входного сигнала рядом Фурье.
13. Построить осциллограммы входного и выходного сигналов.
14. Выполнить нормировку сигналов к полосе 16 бит на канал (отрезок  20В  u  20В должен соответствовать полосе 16 бит).
15. Сохранить входной и выходной сигналы в виде файлов в формате «wav».
Исходная схема: