Основы теории цепей. Лабораторная работа №2

Цель работы
Изучение степенной (полиномиальной) и кусочно-линейной аппроксимаций вольт-амперных характеристик (ВАХ) нелинейных резистивных элементов. Изучение спектрального состава тока, протекающего через нелинейный элемент, под воздействием гармонического напряжения, при разных типах аппроксимации его ВАХ.

2. Подготовка к выполнению работы

При подготовке к работе необходимо изучить способы аппроксимации ВАХ нелинейного элемента полиномами 1-й, 2-й, 3-ей и более высокой степени, а также отрезками прямых линий (кусочно-линейная аппроксимация). Необходимо научиться определять постоянную составляющую и амплитуды гармоник в спектре тока нелинейного элемента при разных типах аппроксимации его вольт-амперной характеристики.
3. Компьютерное моделирование
3.1. Выбрать в меню "Тренажерные блоки" строку "Т-52 : Т-54 Нелинейные резистивные элементы". Выбрать в "Меню" строку "Самообучение". Выбрать для исследования диод (крайний левый рисунок).
3.2. Задать напряжение смещения U0=5В. Задать амплитуду гармонического напряжения Um=2В. В левом верхнем окне экрана изображена ВАХ i(u) диода, в левом нижнем окне - напряжение u(t)=U0+UmSin2π·ft=5+2Sin2π·0,1t, В, приложенное к диоду.
Степенная аппроксимация
3.3. В правом нижнем окне выбрать тип аппроксимации: степенная.
3.4. Выбрать первую степень аппроксимирующего полинома. Задать узлы интерполяции (выбранные точки): напряжение в рабочей точке U1=5B и напряжение на границе рабочего участка U2=3B. Для уменьшения напряжения используйте клавишу ←. В верхнем левом окне появилась зеленая прямая, аппроксимирующая рабочий участок ВАХ. Обратите внимание на отклонения этой прямой от графика ВАХ (синего цвета) при u>U0.
3.5. Нажать кнопку форма сигнала. В правом верхнем окне изображены графики тока, протекающего через нелинейный элемент. Обратите внимание на отличие графиков тока, построенных для реальной ВАХ (синего цвета) и для ВАХ, аппроксимированной полиномом первой степени (зеленого цвета). Объяснить эти отличия. Зарисовать графики i(t).
3.6. Нажать кнопку спектр сигнала. В правом верхнем окне изображены графики спектра амплитуд тока, протекающего через диод (синего цвета - для реальной ВАХ, зеленого цвета - для аппроксимированной). Определить по графикам значения постоянной составляющей и амплитуды гармоник. Занести эти значения в таблицу 1. Зарисовать графики Im(f). Объяснить их.
3.7. Исследовать аппроксимацию ВАХ диода полиномом 2-ой степени. Для этого нажать кнопки продолжить, нет. В строке "Будете менять тип аппроксимации?" выбрать да. Нажать кнопку степенная. Выбрать вторую степень аппроксимирующего полинома. Задать узлы интерполяции (выбранные точки) в рабочей точке U1=5B и на границах рабочего диапазона U2=3B, U3=7B.

зачет 2010