работа По предмету: Основы электроники и схемотехники На тему: «Четырехполюсник» (стр. 2 из 3)

а) б)

Рис. 2 Частотные характеристики четырехполюсника для коэффициента передачи тока К_i: а)АЧХ для К_i; б) ФЧХ для К_i.

Если схема четырехполюсника известна, то эти коэффициенты могут быть найдены расчетным путем, используя законы Ома и Кирхгофа, метод контурных токов или узловых потенциалов, а также простейшие преобразования цепи. Все эти методы предполагают постановку и решение прямой задачи электротехники, т.е. произвольное задание источника энергии на входных зажимах и последующий поиск тока или напряжения в ветви, присоединенной к выходным зажимам .Однако существует метод непосредственного определения частотных характеристик четырехполюсника по известным А параметрам четырехполюсника.

Для более сложных цепей есть возможность разбиения исходной цепи на группу каскадное соединенных звеньев. Каскадным называется такое соединение двух и более четырехполюсников, когда выходные зажимы предыдущего четырехполюсника соединяются с входными зажимами последующего.

Рис. 3. Каскадное соединение четырехполюсников

Известно правило объединения матриц каскадное соединенных четырехполюсников: при каскадном соединении перемножаются матрицы А параметров, и задача исследователя заключается в разбиении исходной цепи на группу простейших каскадное соединенных четырехполюсников с известными А параметрами.

Если число каскадно-соединенных звеньев больше двух, то следует перемножать матрицы в той последовательности, в которой стоят четырехполюсники, помня о том, что перемножение матриц обладает сочетательным свойством, но не коммутативно, т.е.

. Пассивный четырехполюсник состоит из индуктивностей, емкостей, резисторов.

Затухание четырехполюсника - величина, характеризующая уменьшение напряжения U , тока I или мощности P = I * U при передаче через четырехполюсник.

Затухание измеряется в децибелах:

а) мощности P₁ и P₂

б) напряжения U₁ и U₂

Затухание в четырехполюснике зависит от сопротивления генератора и нагрузки. Активный четырехполюсник передает в нагрузку мощность, большую поступающей в него; состоит из источников ЭДС, электронных усилительных ламп, транзисторов.

Коэффициент усиления - отношение величины напряжения, тока или мощности на выходе четырехполюсника к соответствующей величине на входе. Усиление зависит от сопротивления генератора и нагрузки.

Модуль входного сопротивления

четырехполюсника зависит от сопротивления нагрузки и равен отношению приращения входного напряжения на входных клеммах к вызванному им приращению входного тока

Модуль выходного сопротивления четырехполюсника равен отношению приращения выходного напряжения к соответствующему изменению величины выходного тока.

Фильтр как четырехполюсник

Фильтр - четырехполюсник, служащий для передачи в нагрузку мощности электрического тока определенного диапазона частот в области прозрачности фильтра. В области непрозрачности фильтра мощность тока передается в нагрузку с большим затуханием.

Фильтры нижних частот (обрезающие) имеют область прозрачности для частот ниже граничной частоты

.

Сглаживающий фильтр - обрезающий фильтр, который служит для выделения постоянной составляющей. Его граничная частота лежит ниже основной гармонической частоты сигнала. Фильтры верхних частот (обрезающие) имеют область прозрачности для частот выше граничной частоты

. Полосовой фильтр имеет область прозрачности в определенной полосе частот, лежащей между граничными частотами и .
Режекторный фильтр имеет область непрозрачности в определенной полосе частот лежащей между граничными частотами.

Прохождение импульсов четырехполюсника

1)Прохождение прямоугольного импульса через RC-цепь. При подаче на вход RC-цепи прямоугольного импульса напряжения в первый момент времени t₁ в схеме возникает скачек тока, равный по величине U/R . По мере загрузки конденсатора напряжение на нем возрастает по экспоненте с постоянной времени

. Если длительности импульса, напряжение на емкости возрастает до U входного напряжения. В момент окончания импульса t₂ в схеме появляется отрицательный скачек тока и емкость начинает разряжаться (по экспоненте): .

В результате на выходе RC-цепи (на резисторе) появляются два импульса - положительный, совпадающий по времени с передним фронтом входного импульса, и отрицательный импульс, совпадающий с задним фронтом входного импульса. Такая цепочка называется дифференцирующей RC-цепью.

2)Прохождение прямоугольного импульса через RL-цепь. При подаче на вход RL-цепи прямоугольного импульса напряжения в первый момент времени t₁ ток в цепи равен нулю, так ток через индуктивность не может измениться скачком. Затем ток экспоненциально нарастает с постоянным временем

. Если , то ток в цепи успевает вырасти до значения U/R. В первый момент времени напряжение на сопротивлении равно нулю ( т. к. ток равен нулю), а затем оно экспоненциально нарастает . Напряжение на индуктивности в первый момент времени равно входному напряжению U , а затем уменьшается с постоянной времени до нуля . В момент окончания импульса t₂ ток в схеме экспоненциально уменьшается с постоянной времени до нуля, напряжение на сопротивлении экспоненциально уменьшается до нуля, а на индуктивности появляется отрицательный скачок напряжения, равный перепаду напряжения на входе схемы; напряжение на индуктивности экспоненциально уменьшается до нуля.

Системы безопасности строятся из отдельных приборов, соединяемых между собой кабелями. При инсталляции системы, а также при ее эксплуатации возможны ситуации, когда система не работает должным образом. В данной публикации не рассматривается поиск дефектов в самих приборах, цель статьи более скромная - помочь специалисту в отыскании дефектов в межблочных соединениях.

Для отыскания дефектов в монтаже удобно использовать модель Г-образного четырехполюсника (к каскадному соединению которых можно свести большинство радиоэлектронных устройств).

Точка в монтаже системы безопасности, в которой выходное напряжение существенно отличается от нормы, можно назвать точкой дефекта. Для Г-образного четырехполюсника такой точкой может быть его выход.

При поиске дефекта наибольший интерес представляет такой Г-образный четырехполюсник, у которого входное напряжение U₁ соответствует номинальному, а выходное напряжение U₂ в точке дефекта существенно отличается от номинального.

При этом возможны следующие варианты:

· U₂ = 0, если Z₁ = ∞ (обрыв в последовательной ветви) или Z₂ = 0 (короткое замыкание в параллельной ветви);

· U₂ = U₁, если Z₁ = 0 или Z₂ = ∞;

· U₂ меньше нормы, если Z₁ увеличилось или Z₂ уменьшилось;

· U₂ больше нормы, если Z₁ уменьшилось, или Z₂ увеличилось.

Вообще говоря, возможен и такой случай, когда U₂ становится больше U₁. Это говорит о том, что появился неочевидный источник напряжения (например, из-за нарушения изоляции между соседними проводами).

Рассмотренные соотношения справедливы как для линейных, так и нелинейных четырехполюсников, как для частотно-зависимых, так и частотно-независимых.

Отметим, что не столь важно точное значение напряжения U₂ – при ремонте достаточно обнаружить его качественное изменение как следствие неисправности элементов Z₁ и Z₂.

Одновременно дефектными оба элемента четырехполюсника бывают крайне редко; чаще из строя выходит один элемент, а уже вследствие этого другой.