Исследование модели контура наведения активной головки самонаведения ракеты

Научно-исследовательская работа (НИР)

Рис. 4.2

В дальнейшем будем рассматривать схему на рис. 4.2а, в которой выходное напряжение  снимается  с  емкости, а  схему

71

на рис. 4.2б аналогично рассмотрите самостоятельно.

4.2. Входное сопротивление последовательного

        колебательного контура

Определим входное сопротивление последовательного колебательного контура показанного на рис. 4.3. Полное комплексное сопротивление  равно

.      (4.1)

     Рис. 4.3                 Его модуль , аргумент  , активная

                                    и реактивная  составляющие соответственно равны:

Зависимости этих функций от частоты сигнала при Ом, мГн, нФ показаны на рис. 4.4. На частоте

                                 (4.2)

реактивное сопротивление  и   принимает  минималь-

72

ное значение,  равное ,

.                                     (4.3)

Рис. 4.4

При отклонении частоты от  модуль сопротивления контура резко возрастает. В области  реактивное сопротивление положительно, то есть контур имеет индуктивный характер сопротивления, сдвиг фаз между напряжением и током . В области  реактивное сопротивление отрицательно и сопротивление контура имеет емкостный характер .

4.3. Ток и напряжения в контуре, резонансные явления

Подключим к контуру рис. 4.2а идеальный источник гармонического напряжения, получим схему на рис. 4.5.

73

Комплексная амплитуда ЭДС  источника равна , тогда для комплексной амплитуды тока в контуре получим

              Рис. 4.5                           ,    (4.4)

а для его амплитуды  и начальной фазы  соответственно

,                         (4.5)

.                      (4.6)

Зависимости амплитуды и начальной фазы тока от частоты при Ом, мГн, нФ, В и  представлены на рис. 4.6.

Рис. 4.6

74

Ток в контуре резко нарастает при приближении частоты источника к частоте  (4.3), его максимальное значение равно

.                                         (4.7)

Однако резонанс тока в последовательном колебательном контуре отсутствует, так как ток в контуре равен току источника, а не возрастает по сравнению с ним.

Так как изменения тока происходят в малой окрестности около частоты , то целесообразно строить графики в координатах абсолютной расстройки, равной

,                                    (4.8)

то есть производится смещение начала координат  в  точку .

Те же графики, что и на рис. 4.6, но в координатах , показаны на рис. 4.7.

Рис.4.7

Как видно, координаты абсолютной расстройки удобны для построения графиков частотных характеристик колебательного контура.

75

Определим комплексные амплитуды напряжений на элементах контура:

,                          (4.9)

,                        (4.10)

.                        (4.11)

Тогда для амплитуд этих напряжений получим:

,                          (4.12)

,                        (4.13)

.                        (4.14)

76

а их начальные фазы равны

,                      (4.15)

,                      (4.16)

.                      (4.17)

На рис. 4.8 показаны зависимости амплитуд напряжений на элементах контура при Ом, мГн, нФ, В и  (обратите внимание, что сопротивление потерь в 10 раз больше, чем в предыдущем примере)

Рис. 4.8

77

На рис. 4.8а кривые представлены в широком диапазоне частот, а на рис. 4.8б – в координатах абсолютной расстройки и узком частотном интервале в окрестности .

Как видно на частоте  напряжения на индуктивности и емкости резко возрастают по сравнению с напряжением (ЭДС) источника (становятся много больше ), то есть в последовательном колебательном контуре имеет место резонанс напряжений на реактивных элементах. Напряжение на сопротивлении  не превышает входной ЭДС, поэтому о его резонансе говорить не приходится.

Частоты, на которых напряжения  и  максимальны, примерно равны , поэтому частоту (4.2)

называют резонансной.

Точные значения резонансных частот нетрудно найти, определив производные  и  по частоте  и приравняв результат нулю (проделайте это самостоятельно). Как видно из  кривых рис. 4.8б, эти частоты отличаются от  весьма незначительно (резонансная частота напряжения емкости меньше , а индуктивности – больше)  и тем сильнее, чем больше сопротивление  (для того, чтобы это увидеть графически и было выбрано Ом).

Принимая резонансную частоту равной , определим резонансные амплитуды напряжений,

,                                    (4.18)

,                                (4.19)

78

.                                 (4.20)

Подстановкой  нетрудно убедиться, что

,                                   (4.21)

тогда резонансные напряжения на реактивных элементах одинаковы и равны

.                              (4.22)

Величину

                            (4.23)

называют добротностью колебательного контура. Согласно (4.22) добротность является важнейшей характеристикой резонансных явлений.

На рис. 4.9 приведены зависимости от частоты сдвигов фаз напряжений на элементах контура относительно фазы ЭДС источника,

,

,                             (4.24)

 , 

начальные фазы напряжений определяются из (4.15)-(4.17). Как видно, напряжение на индуктивности  опережает  по  фазе

79

напряжение на сопротивлении на , а на емкости – отстает  от него на . Напряжение на индуктивности  опережает по фазе напряжение на емкости  на , то есть эти напряжения противофазны.

Рис. 4.9

4.4. Вторичные параметры колебательного контура

Последовательный колебательный контур полностью описывается своими первичными параметрами ,  и . Однако их численные значения малоинформативны, и на практике широко используются дополнительные (вторичные) параметры.

Резонансная частота контура

                                 (4.25)

измеряется в радианах делить на секунду, или

,                             (4.26)

80

которая измеряется в герцах. Ее значение сразу определяет частоту настройки колебательного контура.

Характеристическое сопротивление контура

                          (4.27)

измеряется в Омах  и численно равно модулю реактивного сопротивления индуктивности или емкости (отдельно) на резонансной частоте .

Добротность контура

                     (4.28)

— величина безразмерная, характеризует резонансные свойства колебательного контура. Физический смысл добротности – это отношение максимальной энергии, накапливаемой в реактивных элементах, к энергии потерь в контуре за период колебаний на резонансной частоте.

Как видно из (2.28), добротность возрастает с уменьшением сопротивления потерь контура, которое практически полностью определяется потерями мощности сигнала в катушке индуктивности. На практике добротность . В большинстве случаев добротность составляет 70-100. Для получения высоких добротностей 150-300 используют специальный провод (покрытый тонким слоем серебра – «серебрянку»), вжигание серебряного проводника в керамический каркас и ряд других инженерных решений. Более высокие значения добротности LC колебательных контуров получить не удается.

Явление  резонанса  и  понятие  добротности  используются  и  в   механических   колебательных   системах.   Например,

81

в кристаллах кварца (горного хрусталя) очень малы потери энергии механических колебаний, то есть они имеют высокую добротность. Поэтому изготовленные из него бокалы при слабом ударе издают продолжительный звон. В железе, алюминии или пластмассе эти потери велики, поэтому сделанные их них бокалы не обладают соответствующим звучанием.

Помимо малых потерь энергии механических колебаний монокристаллы кварца характеризуются явлением пьезоэффекта (повторите материал по физике): при возникновении в кварцевой пластине механических колебаний на ее гранях возникает переменное напряжение и наоборот, приложенное к кристаллу переменное напряжение вызывает механические колебания кристалла. Из кварцевых пластин изготавливают электронные устройства — кварцевые резонаторы. С электрической точки зрения они эквивалентны последовательному колебательному контуру с очень высокой добротностью .

4.5. Частотные характеристики контура

Под частотными характеристиками последовательного колебательного контура (рис. 4.2) понимают зависимость от частоты характеристик комплексного коэффициента передачи по напряжению вида

                                      (4.29)

или

,                                    (4.30)

где  — комплексная амплитуда напряжения на емкости (обычно полагают, что потери в емкости отсутствуют),  — комплексная амплитуда напряжения на  последовательном  со-

82

единении индуктивности  с ее сопротивлением потерь  (напряжение на реальной катушке индуктивности).

Рассмотрим комплексный коэффициент передачи напряжения емкости  (аналогичный анализ  проведите самостоятельно). Из (4.29) с учетом (4.11) получим

.                             (4.31)

Из (4.31) АЧХ  и ФЧХ  контура имеют вид

,                            (4.32)

.                     (4.33)

Частотные характеристики последовательного колебательного контура при мГн, нФ для двух значений Ом (сплошные линии) и Ом (пунктир) в различных масштабах показаны на рис. 4.10 в координатах абсолютной расстройки. Кривые резко возрастает при приближении частоты сигнала  к резонансной частоте контура  (4.25). Максимум коэффициента передачи имеет  место приближенно

83

на частоте  и равен добротности контура,

.                           (4.34)

Рис. 4.10

На рис. 4.10а приведены АЧХ в абсолютном, а на рис. 4.10б в относительном масштабах по оси ординат. На рис. 4.11 показаны ФЧХ этих контуров.

Рис. 4.11.

Как видно, с  ростом  сопротивления  потерь    в   колеба-

84

тельном контуре максимум АЧХ падает (так как уменьшается добротность) и кривая АЧХ становится «шире», а ФЧХ – более пологой.

По форме АЧХ видно, что последовательный колебательный контур является узкополосным частотным фильтром.

4.6. Обобщенная расстройка

Исследование частотных характеристик колебательного контура удобнее всего проводить в координатах обобщенной расстройки , равной

.                                   (4.35)

Как видно, она зависит от частоты сигнала и параметров контура. Проведем преобразования

. (4.36)

Обозначая абсолютную расстройку

,                                   (4.37)

85

и приближенно полагая в первой дроби , получим

.                            (4.38)

Из (4.38) видно, что обобщенная расстройка прямо пропорциональна абсолютной расстройке, то есть частоте сигнала (начало координат смещено в точку ).

4.7. Частотные характеристики в координатах обобщенной

       расстройки

 Комплексное входное сопротивление контура (4.1) в координатах  можно записать в виде

,             (4.39)

а его модуль, аргумент, активную и реактивную составляющие соответственно

                                (4.40)

Эти характеристики как функции обобщенной расстройки показаны на рис. 4.12. Сплошной линией показаны точные, а пунктирной – приближенные значения, полученные из (4.40).

86

Рис. 4.12

Проведем расчет комплексного коэффициента передачи, приближенно заменив в числителе (4.31)  на ,

.          (4.41)

Частотные характеристики последовательного колебательного контура в координатах обобщенной расстройки имеют вид

,                                (4.42)

                           (4.43)

Зависимости АЧХ  и ФЧХ  показаны на рис. 4.13 пунктирными линиями. Их точные значения показаны сплошными кривыми.

Как видно, расчеты частотных характеристик в координатах обобщенной расстройки  имеют  вполне   удовлетворитель-

87

ную точность в достаточно широкой окрестности резонансной частоты, то есть там, где они и представляют практический интерес.

Рис. 4.13

С помощью обобщенной расстройки можно проводить расчеты токов и напряжений в контуре:

,                                    (4.44)

,                                    (4.45)

,                                    (4.46)

,                                  (4.47)

Выражения и вычисления существенно упрощаются.

Запишите самостоятельно выражения для амплитуд и начальных фаз тока и напряжений на элементах контура. Постройте их зависимости от частоты и обобщенной расстройки, оцените погрешность вычислений в координатах .

88

4.8. Полоса пропускания и коэффициент

       прямоугольности

Определим полосу пропускания контура, расчет  проведем в координатах обобщенной расстройки (рис. 4.14).

Максмум АЧХ контура равен добротности , тогда полоса пропускания    определяется на    уровне

      .

С учетом (4.42)      урав-

нение     имеет

вид                                                        Рис. 4.14                                                                     

                                (4.48)

и его решения равны

Интервал обобщенной расстройки в полосе пропускания

,

с другой стороны из (4.38)

,

89

тогда получим уравнение

,

а полоса пропускания будет равна

.                                    (4.49)

Как видно, полоса пропускания контура с заданной частотой настройки  определяется только его добротностью. Высокодобротный контур позволяет реализовать узкополосный частотный фильтр. Как уже отмечалось, большие значения  обеспечить достаточно сложно.

Для определения коэффициента прямоугольности  необходимо найти полосу пропускания контура  на уровне 1/10 от максимума. Для этого составим уравнение в координатах ,

,                                  (4.50)

решения которого равны

90

Интервал величин обобщенной расстройки в полосе пропускания на уровне 1/10 от максимума равен

,

тогда получим уравнение

,

а полоса пропускания  будет равна

.                                   (4.51)

В результате коэффициент прямоугольности колебательного контура оказывается равным

.

Как видно, последовательный колебательный контур является полосовым частотным фильтром с низкой избирательностью.

4.9. Влияние внутреннего сопротивления источника

       сигнала и нагрузки на резонансные свойства контура

Рассмотрим контур с подключенным реальным источником напряжения  (- его внутреннее сопротивление) и сопротивлением нагрузки  (рис. 4.15). Можно провести анализ этой цепи отдельно, однако целесообразнее  преобразовать

91

ее к уже рассмотренной цепи вида рис. 4.5 (с идеальным источником напряжения и без нагрузки) и воспользоваться уже полученными результатами анализа.

Рис. 4.15

Как видно, сопротивление источника  просто складывается с , увеличивая сопротивление потерь контура. Нагрузка же подключена параллельно емкости, и тогда параллельное соединение  необходимо эквивалентно преобразовать в последовательное соединение элементов  (как  по-

                 Рис. 4.16                        казано на рис. 4.16).    Эти

                                                        цепи эквивалентны, если равны их полные комплексные сопротивления, тогда получим

.

Преобразуя дроби и приводя обе части равенства к алгебраической форме записи комплексных чисел, можно записать

.

92

Комплексные числа равны тогда и только тогда, когда равны отдельно их действительные и мнимые части, поэтому после алгебраических преобразований получим два уравнения для неизвестных ,

,                              (4.52)

.                            (4.53)

Проделайте необходимые преобразования самостоятельно.

Как видно, эквивалентные параметры последовательной цепи зависят от частоты и, строго говоря, такое преобразование возможно только на фиксированной частоте. При анализе колебательного контура интерес представляет окрестность его резонансной частоты , поэтому в (4.52) и (4.53), приняв  и условие

,                                    (4.54)

получим

,                              (4.55)

.                                     (4.56)

Эти равенства является точными на частоте  и приближенными в ее окрестности. На рис. 4.17 показаны зависимости эквивалентных сопротивления  и емкости  от абсолютной

93

расстройки при нФ и рад/с и различных значениях сопротивления нагрузки . Как видно, при больших , и особенно при выполнении условия (4.54), величины  и  практически постоянны в широкой окрестности резонансной частоты.

Рис. 4.17

       Таким образом эквивалентная схема последовательного колебательного контура с реальным источником сигнала и нагрузкой имеет вид, показанный на рис. 4.18, где  — эквивалентное  сопротивление  потерь,  рав-

            Рис. 4.18                 ное

.            (4.56)

Контур рис. 4.18 уже изучен, его резонансные свойства определяются эквивалентной добротностью ,

94

.   (4.57)

Как видно, внутреннее сопротивление источника сигнала  снижает эквивалентную добротность, его влияние будет мало, если

  или  ,                       (4.58)

Собственное сопротивление потерь  достаточно мало (доли Ома — единицы Ом), поэтому источник сигнала для последовательного колебательного контура должен быть практически идеальным.

Нагрузка контура также снижает его добротность, чем больше , тем меньше падает . Для того, чтобы влияние нагрузки было невелико, необходимо выполнение условия

  или  .                      (4.59)

На практике величина характеристического сопротивления  составляет сотни Ом – килоОмы, добротность лежит в пределах от нескольких десятков до 150, тогда произведение  составляет десятки — сотни килоОм. С учетом сделанных оценок необходимое сопротивление нагрузки при условии (4.59) оказывается достаточно большим, например, 1 МОм, что крайне сложно обеспечить на практике.

Для ослабления влияния нагрузки на добротность контура используют ее неполное включение, один из вариантов схемы показан на рис. 4.19.

95

Рис. 4.19

Проведите самостоятельно анализ этой цепи аналогично предыдущей, преобразовав параллельное соединение  в последовательное, получите выражение для эквивалентной добротности, в результате можно записать

,              (4.60)

где — коэффициент включения нагрузки в контур, равный

.                              (4.61)

Требования к сопротивлению нагрузки определяются неравенством

,                            (4.62)

что значительно слабее (4.59). Например, при кОм и  (типичное значение) необходимо выполнение условия кОм, что вполне приемлемо на практике.

96

4.10. Расчеты цепей с последовательными

         колебательными контурами

Расчет гармонических токов и напряжений в электрических цепях с колебательными контурами проводится методом комплексных амплитуд чаще всего в координатах обобщенной расстройки.

Рассмотрим пример, показанный на рис. 4.20, в котором на заданной частоте рад/с при Ом, мГн, нФ, Ом и В необходимо определить комплексную амплитуду напряжения на нагрузке . Расчет в координатах частоты  будет достаточно громоздким (проведите его самостоятельно, чтобы убедиться в этом).                                                        Рис. 4.20

Резонансная частота

контура равна

,

а добротность соответственно

.

В  координатах  обобщенной расстройки , равной

,

97

сопротивление  последовательного колебательного контура  равно  Ом.

Сопротивление  параллельного соединения контура с нагрузкой определяется выражением

Ом.

Вычислим общее сопротивление цепи,

,

в результате получим

Ом.

Комплексная амплитуда тока в цепи равна

а напряжения на нагрузке соответственно

В.

Переход к координатам обобщенной расстройки существенно упрощает расчеты цепей с колебательными контурами. При расчетах широко используют известные выражения для коэффициента передачи и других характеристик контура.

98

Рассмотрим пример, показанный на рис.4.21 при В рад/с, Ом, мГн и нФ. Необходимо рассчитать мгновенные значения напряжения на емкости последовательного колебательного контура    .

Резонансная частота  и добротность  равны                                   Рис. 4.21

,   ,

тогда для обобщенной расстройки получим

.

Комплексный коэффициент передачи  определяется выражением

,

тогда комплексная амплитуда напряжения на емкости равна

В,

а для его мгновенных значений получим

В.

99

        4.11. Моделирование последовательного колебательного

                 контура

На рис. 4.22 показана модель последовательного колебательного контура Ом, мГн и пФ с нагрузкой МОм в пакете программ MicroCAP7. На рис. 4.23 приведены результаты моделирования в АЧХ и ФЧХ режиме «Stepping» при изменении сопротивления потерь        от 50 Ом (верхние кривые)  до 150 Ом (нижние

кривые) с шагом 50 Ом.

             Рис.4.22                                        На  рис. 4.24   пока-

                                                          заны аналогичные зависимости при Ом и изменении сопротивления нагрузки от МОм (нижние кривые) до МОм верхние кривые) с шагом 1МОм .

Как видно по результатам моделирования, максимум АЧХ снижается с ростом сопротивления потерь и уменьшением сопротивления нагрузки, причем даже при большом МОм добротность контура существенно уменьшается. При этих условиях АЧХ и ФЧХ становятся более пологими.

На рис. 4.25 представлены результаты моделирования контура при изменении его емкости от 100пФ (правая кривая) до 200пФ (левая кривая) с шагом 50 пФ для Ом. Такие изменения происходят при настройке колебательного контура в радиоприемнике с помощью конденсатора переменной емкости.

Проведите расчеты, подтверждающие результаты моделирования, например, вычислите максимальные значения АЧХ при соответствующих параметрах цепи.

100

101

102

103

        4.12. Применение последовательного колебательного

          контура

Последовательный колебательный контур широко используется как узкополосный частотный фильтр. Таким фильтром является преселектор (предварительный селектор), который присутствует в любом супергетеродинном радиоприемнике (факультативно поинтересуйтесь у преподавателя, как работает супергетеродинный радиоприемник), его условная схема показана на рис. 4.26. Антенна приемника включена в контур как источник сигнала, а напряжение с емкости  подается на вход усилителя высокочастотного сигнала (УВЧ), входное сопротивление которого является нагрузкой колебательного контура. Так как транзисторный УВЧ имеет невысо-

           Рис. 4.26                         кое  входное сопротивление,

                                                    то используется неполное включение нагрузки. Задача преселектора – фильтрация «зеркального канала» приема в супергетеродинном приемнике.

На базе последовательного колебательного контура можно реализовать режекторный фильтр, пример которого показан на рис. 4.27. На рис 4.28 показана его модель при мГн, нФ и  Ом, сопротив-

лении потерь катушки ин-

дуктивности   Ом и сопротивлении нагрузки 

              Рис. 4.27                         кОм, а на рис. 4.29 –

                                                       АЧХ и ФЧХ.

104

Рис. 4.28

Рис. 4.29

Как видно, фильтр подавляет сигнал в окрестности частоты 160 кГц. Нетрудно спроектировать такой фильтр на частоту 50 или 100 Гц, что часто необходимо в биомедицинской аппаратуре, питающейся от силовой сети переменного тока 220В с частотой 50 Гц (проведите необходимые расчеты и схемотехническое моделирование).

105

4.13. Задания для самостоятельного решения

Задание 4.1. Определите сопротивление потерь колебательного контура при , рад/с и мГн.

Задание 4.2. Определите сопротивление потерь колебательного контура при полосе пропускания рад/с и мГн.

Задание 4.4. Определите полосу пропускания колебательного контура при рад/с, нФ и сопротивлении потерь Ом.

Задание 4.4. Определите добротность  колебательного контура при рад/с и полосе пропускания рад/с.

Задание 4.5. Определите напряжение на катушке индуктивности контура  рис. 4.30   при   мГн,    пФ,

Ом,  В, Ом и рад/с. Расчет проведите обычным методом комплексных амплитуд и используя теорию колебательных контуров в координатах обобщенной расстройки, сравните результаты.

           Рис. 4.30

Задание 4.6. Определите напряжение на емкости  контура рис. 4.31  при мГн, нФ, Ом,  В,   Ом и    рад/с.  Расчет  проведите   обычным

106

методом комплексных амплитуд и используя теорию колебательных контуров в координатах      обобщенной    расстройки

сравните результаты.                             Рис. 4.31

Задание 4.7. Вычислите резонансные значения тока и  напряжение на емкости контура при мГн, нФ, Ом и ЭДС идеального источника напряжения В.

     Задание 4.8. В координатах обобщенной расстройки вычислите напряжение  на нагрузке  в цепи на  рис. 4.32 при В, мГн,  нФ,  Ом,                       Рис. 4.32                                    

Ом,                                                                          кОм и    рад/с.

Рекомендуем посмотреть лекцию «9. Районирование в экономической и социальной географии».

     Задание 4.9. Получите выражение для АЧХ цепи, показанной на рис. 4.33, постройте ее график. Проанализируйте влияние нагрузки  и сопротивлений  и  на форму АЧХ.

                                                           Рис. 4.33

Coil32 — Последовательный колебательный контур

Здесь будет немного теории колебательного контура с отступлениями и комментариями. Надеюсь, что эта информация будет полезна не только студентам и школьникам, но и поможет радиолюбителям, дополнив практику теорией, может быть забытой кем-то, может для кого-то новой.

Последовательный колебательный контур – это цепь, составленная из последовательно соединенных индуктивности и ёмкости.(рис1) рис 1

R – это эквивалентное («виртуальное») активное сопротивление контура, характеризующее потери в реактивных элементах. При этом сами L и C, можно представить как идеальные без потерь.

È – синусоидальный источник, напряжение которого описывается уравнением È = È_me^jωt , где ω– это конечно не число витков катушки, а круговая частота: ω = 2πƒ. Тогда ток в цепи: Ì = È / Ζ, где Ζ – полное комплексное сопротивление цепи, которое, как известно, для последовательной цепи определяется как сумма сопротивлений всех ее элементов

Ζ = R + (jωL + 1 / jωC) = R + jωX

Или, что тоже самое:

Ζ = ¦Ζ¦e^jφ,
где ¦Ζ¦ = √R² + X², φ = arctg(X / R), X = ωL — (1 / ωC)

Активную составляющую входного сопротивления R можно приближенно считать не зависящей от частоты генератора, хотя реально это совсем не так. Здесь работают факторы скин-эффекта, эффекта близости другие эффекты от которых зависит добротность. Но для получения представления как меняется реактивное сопротивление контура от частоты пока этими тонкостями можно пренебречь. Реактивная составляющая является функцией частоты и в зависимости от величины L, C, и ω изменяется по величине и знаку (рис2).

рис 2

В точке ω₀ контур попадает в режим, при котором

ω₀ = 1/√LC или ƒ₀ = 1/(2π√LC),

формула резонансной частоты контура, впервые выведенная сэром Вильямом Томсоном (1824 – 1907), великим английским физиком, более известным как лорд Кельвин, в честь которого названа шкала абсолютных температур.

В точке резонанса Ζ = R. Ток в цепи: Ì₀ = È/R, напряжения на емкости и индуктивности равны и противоположны по знаку

U_C = U_L = ω₀LÌ₀ = (1/ω₀C)Ì₀

При этом

U_L/Ì₀ = U_C/Ì₀ = ω₀L = 1/ω₀C = √L/C = ρ

ρ–характеристическое или волновое сопротивление контура.

Очевидно, что ρ » R, поэтому U_C = U_L » E, откуда и произошло название – резонанс напряжений. Т.е. амплитуда напряжения на реактивных элементах на резонансной частоте в десятки и сотни раз превышает амплитуду напряжения источника. Подобное явление наблюдается в механике, например маятник в часах, качели и носит общее название явление резонанса.

Это возрастание амплитуды характеризуется следующими соотношениями

U_L/E = U_C/E = ρ/R = Q

Q – безразмерная величина, носящая название добротности контура.

Обратим внимание на выражение Q = ρ/R = √L/C/R, из которого следует, что добротность должна расти при увеличении соотношения L/C. Однако, это не совсем так. Дело в том, что при увеличении L одновременно растет и R, ведь число витков и размеры катушки увеличиваются и, грубо говоря, увеличивается длина провода катушки и его омическое сопротивление. Поэтому зависимость величины добротности контура от соотношения индуктивности и емкости носит более сложный характер и простыми формулами не описывается. В начале мы пренебрегли «тонкостями» зависимости активного сопротивления контура от частоты, но здесь уже так легкомысленно поступать нельзя.

Вообще, конструкция контура для разных областей его применения разрабатывалась в основном энтузиастами радиолюбителями с паяльником в руках, интуицией и минимумом расчетов. Так было на заре развития радио. Тогда в результате экспериментов было установлено, что добиться хорошей чувствительности и избирательности приемника, например, можно применив контур с катушкой внушительных размеров. Потом уже с появлением малошумящих полупроводников и высокочастотных ферритов размеры перестали играть такое значение. Но и сегодня практический опыт нельзя оставлять без внимания, советую ознакомится с ним на этом форуме

Амплитудно-частотая характеристика тока в цепи колебательного контура описывается уравнением:

I/I₀ = 1/√1+Q²(ƒ/ƒ₀-ƒ₀/ƒ)²

Фазочастотная характеристика определяется выражением:

φ = arctg[Q(ƒ/ƒ₀-ƒ₀/ƒ)]

Эти характеристики относительно нормированной частоты ω/ω₀ приведены на следующем рисунке: Из этих графиков видно, что колебательный контур можно использовать как частотно-избирательную или фазо-сдвигаюшую цепь.

Колебательные контуры — RadioRadar

Последовательный колебательный контур

   Как известно, простейшими резонансными (или колебательными) цепями являются последовательный и параллельный колебательные контуры. Рассмотрим цепь, состоящую из последовательно включенных катушки индуктивности и конденсатора (рис. 1). При воздействии на такую цепь переменного (в простейшем случае гармонического) напряжения, через катушку и конденсатор будет протекать переменный ток, величина (амплитуда) которого может быть вычислена согласно закону Ома: I = U/|Х_Σ| , где |Х_Σ| -модуль суммы реактивных сопротивлений последовательно включенных катушки и конденсатора. На рис. 2 приведены зависимости реактивных сопротивлений катушки X_L и конденсатора Х_C от круговой частоты ω, а также график зависимости от частоты ω их алгебраической суммы Х_Σ Последний график, по сути, показывает зависимость от частоты общего реактивного сопротивления цепи, изображенной на рис. 1. Из этого графика видно, что на некоторой частоте ω=ω_р , на которой реактивные сопротивления катушки и конденсатора равны по модулю, общее сопротивление цепи обращается в ноль. На этой частоте в цепи наблюдается максимум тока, который ограничен только омическими потерями в катушке индуктивности (т.е. сопротивлением провода обмотки катушки) и внутренним сопротивлением источника тока (генератора). Такую частоту, при которой наблюдается рассмотренное явление, называемое в физике резонансом, называют резонансной частотой или собственной частотой колебаний цепи, а саму цепь, изображенную на рис. 1, принято называть последовательным колебательным контуром. Также из рис. 2 видно, что на частотах ниже частоты резонанса реактивное сопротивление последовательного колебательного контура носит емкостной характер, а на более высоких частотах — индуктивный. Что касается самой резонансной частоты, то она может оыть вычислена при помощи известной формулы Томсона: ω_р = 1/√(LC).

Рис. 1
Последовательный колебательный контур

Рис. 2
Зависимости реактивных сопротивлений катушки X_L и конденсатора Х_C от круговой частоты ω

   На рис.3 изображена эквивалентная схема последовательного резонансного контура с учетом омических потерь r, подключенного к идеальному генератору гармонического напряжения с амплитудой U. Модуль полного сопротивления (импеданса) такой цепи определяется следующим образом: |z| = √(r²+|X_Σ|²), где |X_Σ| = ωL-1/ωC. Очевидно, что на резонансной частоте, когда величины реактивных сопротивлений катушки X_L = jωL и конденсатора Х_C= -j/ωС равны по модулю, величина |X_Σ| обращается в нуль (следовательно, сопротивление цепи чисто активное), а ток в цепи определятся отношением амплитуды напряжения генератора к сопротивлению омических потерь: I= U/r. При этом на катушке и на конденсаторе, в которых запасена реактивная электрическая энергия, падает одинаковое напряжение U_L=U_C=I|X_L|=I|X_C|. На любой другой частоте, отличной от резонансной, напряжения на катушке и конденсаторе неодинаковы — они определяются амплитудой тока в цепи и величинами модулей реактивных сопротивлений |X_L| и |X_C| .Поэтому резонанс в последовательном колебательном контуре принято называть резонансом напряжений. С учетом приведенной записи для импеданса цепи можно привести часто встречающееся определение резонансной частоты: резонансной частотой контура называют такую частоту, на которой сопротивление контура имеет чисто активный (резистивный) характер.

Рис. 3
Эквивалентная схема последовательного резонансного контура

   Одними из наиболее важных параметров колебательного контура (кроме, разумеется, резонансной частоты) являются его характеристическое сопротивление ρ и добротность Q. Характеристическим сопротивлением контура ρ называется величина модуля реактивного сопротивления емкости и индуктивности контура на резонансной частоте: ρ = |Х_L| =|Х_C| при ω =ω_р . В общем случае характеристическое сопротивление может быть вычислено следующим образом: ρ = √(LC). Характеристическое сопротивление ρ является количественной мерой оценки энергии, запасенной реактивными элементами контура — катушкой (энергия магнитного поля) W_L= (LI²)/2 и конденсатором (энергия электрического поля) W_C=(CU²)/2. Отношение энергии, запасенной реактивными элементами контура, к энергии омических (резистивных) потерь за период принято называть добротностью Q контура, что в буквальном переводе с английского языка обозначает «качество». Величину, обратную добротности d=1/Q называют затуханием контура. Для определения добротности обычно пользуются формулой Q=ρ/r, где r-сопротивление омических потерь контура, характеризующее мощность резистивных (активных потерь) контура Р=I²r. Добротность реальных колебательных контуров, выполненных на дискретных катушках индуктивности и конденсаторах, составляет от нескольких единиц до сотни и более. Добротность различных колебательных систем, построенных на принципе пьезоэлектрических и других эффектов (например, кварцевые резонаторы) может достигать нескольких тысяч и более.

Рис.4 а

Рис.4 б

   Частотные свойства различных цепей в технике принято оценивать с помощью амплитудно-частотных характеристик (АЧХ). На рис. 4а и рис. 4б представлены два простейших четырехполюсника, содержащих последовательный колебательный контур. АЧХ этих цепей приведены (показаны сплошными линями) на рис. 5а и рис. 5б соответственно. По вертикальной оси отложена величина коэффициента передачи цепи по напряжению К, показывающая отношение выходного напряжения цепи к входному. Для пассивных цепей (не т.е. содержащих усилительных элементов и источников энергии), величина К никогда не превышает единицу. Очевидно, что сопротивление цепи на рис. 4а переменному току будет минимально при частоте воздействия, равной резонансной частоте контура. В этом случае коэффициент передачи цепи близок к единице (определяется омическими потерями в контуре). На частотах, сильно отличающихся от резонансной, сопротивление контура переменному току достаточно велико, а следовательно, и коэффициент передачи цепи будет падать практически до нуля. При резонансе в цепи, изображенной на рис. 4б, источник входного сигнала оказывается фактически замкнутым накоротко малым сопротивлением контура, благодаря чему коэффициент передачи такой цепи на резонансной частоте падает практически до нуля (опять-таки в силу наличия конечного сопротивления потерь). Наоборот, при частотах входного воздействия, значительно отстоящих от резонансной, коэффициент передачи цепи оказывается близким к единице. Свойство колебательного контура в значительной степени изменять коэффициент передачи на частотах, близких к резонансной, широко используется на практике, когда требуется выделить сигнал с конкретной частотой из множества ненужных сигналов, расположенных на других частотах. Так, в любом радиоприемнике при помощи колебательных цепей обеспечивается настройка на частоту нужной радиостанции. Свойство колебательного контура выделять из множества частот одну принято называть селективностью или избирательностью. При этом интенсивность изменения коэффициента передачи цепи при отстройке частоты воздействия от резонанса принято оценивать при помощи параметра, называемого полосой пропускания. Чаще всего за полосу пропускания принимается диапазон частот, в пределах которого уменьшение (или увеличение — в зависимости от вида цепи) коэффициента передачи относительного его значения на резонансной частоте, не превышает величины 0,707 (3дБ).

   Пунктирными линиями на рис. 5а и рис. 5б показаны АЧХ точно таких же цепей, как на рис. 4а и рис. 4б соответственно, колебательные контуры которых имеют такие же резонансные частоты, как и для случая рассмотренного выше, но обладающие меньшей добротностью (например, катушка индуктивности намотана проводом, обладающим большим сопротивлением постоянному току). Как видно из рис. 5а и рис. 5б, при этом расширяется полоса пропускания цепи и ухудшаются ее селективные (избирательные) свойства. Исходя из этого, при расчете и конструировании колебательных контуров нужно стремиться к повышению их добротности. Однако, в ряде случаев, добротность контура, наоборот, приходится занижать (например, включая последовательно с катушкой индуктивности резистор небольшой величины сопротивления), что позволяет избежать искажений широкополосных сигналов. Хотя, если на практике требуется выделить достаточно широкополосный сигнал, селективные цепи, как правило, строятся не на одиночных колебательных контурах, а на более сложных связанных (многоконтурных) колебательных системах, в т.ч. многозвенных фильтрах.

Параллельный колебательный контур

   В различных радиотехнических устройствах наряду с последовательными колебательными контурами часто (даже чаще, чем последовательные) применяют параллельные колебательные контуры На рис. 6 приведена принципиальная схема параллельного колебательного контура Здесь параллельно включены два реактивных элемента с разным характером реактивности Как известно, при параллельном включении элементов складывать их сопротивления нельзя — можно лишь складывать проводимости На рис. 7 приведены графические зависимости реактивных проводимостей катушки индуктивности B_L = j/ωL, конденсатора В_C = -jωC, а также суммарной проводимости В_Σ, этих двух элементов, являющаяся реактивной проводимостью параллельного колебательного контура. Аналогично, как и для последовательного колебательного контура, имеется некоторая частота, называемая резонансной, на которой реактивные сопротивления (а значит и проводимости) катушки и конденсатора одинаковы. На этой частоте суммарная проводимость параллельного колебательного контура без потерь обращается в нуль. Это значит, что на этой частоте колебательный контур обладает бесконечно большим сопротивлением переменному току. Действительно, если построить зависимость реактивного сопротивления контура от частоты X_Σ=1/B_Σ, эта кривая (рис. 8) в точке ω = ω_р будет иметь разрыв второго рода. Сопротивление реального параллельного колебательного контура (т.е с потерями), разумеется, не равно бесконечности — оно тем меньше, чем больше омическое сопротивление потерь в контуре, т.е уменьшается прямо пропорционально уменьшению добротности контура. В целом, физический смысл понятий добротности, характеристического сопротивления и резонансной частоты колебательного контура, а также их расчетные формулы, справедливы как для последовательного, так и для параллельного колебательного контура.

Рис. 6
Параллельный колебательный контур

Рис. 7
Зависимости реактивных поводимостей катушки и конденсатора и суммарная проводимость этих двух элементов

Рис. 8
Зависимость реактивного сопротивления контура от частоты

   Рассмотрим цепь, состоящую из генератора гармонических колебаний и параллельного колебательного контура. В случае, когда частота колебаний генератора совпадает с резонансной частотой контура его индуктивная и емкостная ветви оказывают равное сопротивление переменному току, в следствие чего токи в ветвях контура будут одинаковыми. В этом случае говорят, что в цепи имеет место резонанс токов. Как и в случае последовательного колебательного контура, реактивности катушки и конденсатора компенсируют друг друга, и сопротивление контура протекающему через него току становится чисто активным (резистивным). Величина этого сопротивления, часто называемого в технике эквивалентным, определяется произведением добротности контура на его характеристическое сопротивление R_экв=Q·ρ. На частотах, отличных от резонансной, сопротивление контура уменьшается и приобретает реактивный характер (рис. 8) на более низких частотах — индуктивный (поскольку реактивное сопротивление индуктивности падает при уменьшении частоты), а на более высоких — наоборот, емкостной (т к реактивное сопротивление емкости падает с ростом частоты). В процессе работы контура, дважды за период колебаний, происходит энергетический обмен между катушкой и конденсатором (рис. 9). Энергия поочередно накапливается то в виде энеогии электрического поля заряженного конденсатора, то в виде энергии магнитного поля катушки индуктивности. При этом в контуре протекает собственный контурный ток I_к, превосходящий по величине ток во внешней цепи I в Q раз. В случае идеального контура (без потерь), добротность которого теоретически бесконечна, величина контурного тока также будет бесконечно большой.

Рис. 9
Процесс работы контура

   Рассмотрим, как изменяются коэффициенты передачи четырехполюсников, аналогичных приведенным на рис. 4а и рис. 4б, от частоты, при включении в них не последовательных колебательных контуров, а параллельных. Четырехполюсник, изображенный на рис. 10а, на резонансной частоте контура представляет собой огромное сопротивление току, поэтому при ω=ω_р его коэффициент передачи будет близок к нулю (с учетом омических потерь). На частотах, отличных от резонансной, сопротивление контура будет уменьшатся, а коэффициент передачи четырехполюсника — возрастать. Этот случай соответствует графику АЧХ, приведенному на рассмотренном ранее рис. 5б. Для четырехполюсника, приведенного на рис. 10б, ситуация будет противоположной — на резонансной частоте контур будет представлять собой очень большое сопротивление и практически все входное напряжение поступит на выходные клеммы (т.е коэффициент передачи будет максимален и близок к единице). При значительном отличии частоты входного воздействия от резонансной частоты контура, источник сигнала, подключаемый к входным клеммам четырехполюсника, окажется практически закороченном накоротко, а коэффициент передачи будет близок к нулю. АЧХ такого четырехполюсника соответствует изображенной на рис. 5а.

   В заключении настоящего экскурса отметим тот факт, что достаточно часто в реальной радиоэлектронной аппаратуре приходится сталкиваться с необходимостью перестройки колебательных контуров — например, в приемнике, для обеспечения возможности приема радиостанций, работающих на разных частотах В этом случае емкостные элементы контуров выполняются в виде конденсаторов переменной емкости, либо специальных диодов — варикапов, обладающих большой барьерной емкостью, зависящей от приложенного к ней запирающего напряжения В ряде случаев применяют и перестраиваемый катушки индуктивности — вариометры.

Последовательный колебательный контур

Подробности

Категория: Начинающим

Последовательный колебательный контур является немаловажным устройством в приемных и радиопередающих устройств, а так же в других схемах электронного оборудования.

Условие резонанса впараллельном колебательном контуре.

Для выполнения условий наступления резонанса необходимо: что бы реактивное сопротивление индуктивности соответствовало реактивному сопротивлению емкости, при котором активное сопротивление контура состоящей из цепочки L,C, будет минимальным. Если собственная частота такого контура будет совпадать с частотой напряжения источника питания, тогда наступит резонанс напряжений. В таком случае в последовательном колебательном контуре будет протекать максимально допустимый ток.

При данных условиях возникает процесс перехода накопленной энергии магнитного поля в энергию электрического потенциал конденсатора и далее в обратной последовательности. Из этого следует что вся цепь контура замыкает источник переменного напряжения, впоследствии чего, ток протекающий в цепи возрастает до максимального значения. При изменении индуктивности контура или изменения частоты источника питания, резонанс исчезает, основываясь на законе Ома для участка цепи.

Схема подключения состоит:

• из источника переменного напряжения и входящим в его цепь;
• емкости;
• катушки индуктивности.

Такое включение характеризует сопротивление цепи переменного напряжения, образующим величину потерь в катушке колебательного контура, которое состоит из потерь в проводе и каркасе катушки контура, и также в диэлектрике конденсатора, излучения и прочее.

Широкое применение колебательный контур последовательного типа нашел в схемах фильтрации сигнала, где происходит активное подавление паразитных частот и выделение полезной частоты сигнала, а также для поворота фазы колебаний, трансформации сопротивлений и другие.

• < Назад
• Вперёд >

Добавить комментарий

1. Последовательный колебательный контур

Последовательный колебательный контур – это цепь, состоящая из катушки индуктивности (L), конденсатора (С) и активного сопротивления (R), соединенных последовательно относительно входных зажимов, к которым можно подключать генератор (рис. 1).

Рис. 1. Последовательный колебательный контур.

где – мнимая единица,– входное комплексное сопротивление контура;– активная составляющая входного сопротивления;– реактивная составляющая входного сопротивления.

Векторная диаграмма токов и напряжений в последовательном контуре (рис. 2) построена с учетом того, что напряжение на индуктивности опережает ток по фазе на , а напряжение на емкости отстает от тока на.

Рис. 2. Векторная диаграмма тока и напряжений в последовательном колебательном контуре.

1),

2),

3) ,

На рис. 2 представлена векторная диаграмма для первого случая. Здесь – сдвиг фаз между током в контуре и напряжением на нем:

Особый интерес представляет случай, когда , при этом. Режим цепи, при котором, несмотря на наличие реактивных элементов, называется резонансом.Для последовательного контура говорят о резонансе напряжений, так как . Векторная диаграмма резонанса представлена на рис. 3.

В контуре с заданными ирезонанс наступает при определенной частоте:

; .

В настроенном в резонанс контуре ,

,

где  — характеристическое сопротивление контура.

Рис. 3. Векторная диаграмма тока и напряжений в последовательном контуре при резонансе.

Так как ,, где– амплитуда тока,– среднеквадратическое (действующее) значение тока, а для синусоидального тока, то

Обратная величина добротности называется декрементом затухания .

Рассмотрим входное сопротивление ненагруженного последовательного контура:

где – обобщенная растройка контура.

Так как ,, то

Обычно исследуют контура вблизи резонансной частоты , то есть при малых расстройках частоты (при малом уходе от резонансной частоты)

.

Тогда .

Зависимость модуля от расстройки представленна на рис. 4.

Рис. 4.

Ток в контуре определяется выражением

При резонансе ток достигает максимального значения . Кривая, показывающая отношение, называется резонансной кривой контура (рис. 5).

Рис. 5.

или , отсюда, где– полоса пропускания по уровню 0,707.

Вынужденные колебания в контуре создаются генератором с определенным внутренним сопротивлением (рис. 6). Внутреннее сопротивление генератора ухудшает избирательные свойства контура, т.е. делает резонансную кривую более пологой (рис. 7), т.е. уменьшает добротность контура, т.к..

Откуда

Кривые зависимостей напряжений на индуктивности и емкости от частоты выглядят аналогично, по ним так же можно определить добротность контура.

Колебательный контур: принцип работы, виды контуров, параметры и характеристики

Колебательным контуром называют цепь, состоящая из конденсатора и катушки индуктивности.
(Для лучшего понимания работы колебательного контура рекомендую ознакомиться с страницами «Конденсаторы и способы их соединения» и «Катушка индуктивности»)
На рис.1 приведена схема контура, а на рис.2 — график, иллюстрирующий работу этого контура.
Когда переключатель SA1 установлен в положение 1, то конденсатор С заряжается от батареи GB1 до напряжения этой батареи Uc.
При переводе переключателя в положение 2 конденсатор начинает разряжаться через катушку индуктивности L до момента t1 (рис.2b).
Если бы конденсатор разряжался через активное сопротивление, то этот процесс продлился какое то время до полного разряда конденсатора и на этом все и закончилось. Но катушка имеет интересное свойство — при протекании электрического тока он превращается в магнитную энергию поля вокруг катушки.
Заряд конденсатора уменьшается, а ток в катушке увеличивается и магнитное поле поле тоже. Катушка как бы аккумулирует электрический заряд конденсатора в магнитное поле.

При полном разряде конденсатора ток в катушке уменьшается, и магнитные силовые линии начинают «сужаться» к катушке пересекая ее витки, чем вызывает появлению ЭДС самоиндукции обратной полярности, которая «помогает» удержаться уменьшающемуся току и заряжает конденсатор с новой полярностью. Этот момент показан на рис.2с, когда конденсатор заряжен, а ток в катушке прекратился.
В следующий момент конденсатор начинает снова разряжаться через катушку. На рис.2d он уже полностью разрядился и ток Iк максимален.
Далее магнитное поле опять «сужается», а ЭДС опять заряжает конденсатор (рис.2е).

Эти электрические колебания представляют собой, по существу, синусоидальный контурный ток Iк.
Если рассматривать контур как идеальным (без потерь), то колебания будут незатухающими, т.е. будут продолжаться вечно. Но идеальных контуров нет и поэтому в реальном колебательном контуре колебания будут затухать тем быстрее, чем больше потери этого контура.

Частота собственных колебаний контура (ее еще называют резонансной частотой fp) зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и вычисляется по формуле Томсона из которой видно, что чем меньше значения емкости и индуктивности, тем выше собственная частота контура:

Можно определить индуктивность или емкость контура по известной частоте fp:

Последовательный колебательный контур

В колебательном контуре можно получить незатухающие колебания, если подключить его к источнику переменного тока.
Если источник подключен последовательно с катушкой L и конденсатором С , то такая цепь называется последовательным колебательным контуром (рис.3).

При подключении внешнего источника к контуру в нем возникают не собственные (свободные) колебания контура, которые определяются значениями L и C, а с частотой напряжения источника U=Um∙sinω∙t.
Такие колебания контура называются вынужденными.
При вынужденных колебаниях элементы контура L, C будут иметь, в зависимости от частоты источника, определенные индуктивное XL и емкостное Xc сопротивления и соответствующие падения напряжения UL, Uc на них.
Но контур имеет не только реактивные сопротивления, а еще и активное cопротивление потерь R, которое в основном равно сопротивлению провода катушки.

Так как в катушке и конденсаторе напряжения сдвинуты относительно тока на разные фазовые углы, то более наглядно их можно показать на векторных диаграммах (рис.4)

Напряжение на индуктивном сопротивлении UL опережает ток на 90°, а напряжение на емкостном сопротивлении Uc отстает от тока на такой же угол 90° И получается, что векторы UL и Uc сдвинуты между собой на 180°, т.е. находятся в противофазе.
Вектор напряжения на источнике U будет равен геометрической сумме напряжения вектора UR и вектора разницы напряжений реактивных сопротивлений UL-Uc.

Как видно из диаграммы рис.4а при UL > Uc напряжение внешнего источника опережает ток в колебательном контуре на угол φ и находится выше оси абcцисс в зоне напряжений индуктивности. Значит в данном случае контур имеет сопротивление индуктивного характера.
При UL (рис.4b) вектор источника уже будет отставать от вектора тока на угол φ и контур будет иметь емкостное сопротивление.

Полное сопротивление контура Z будет равно:

Амплитудное значение тока Im определяется по формуле:

где Um — амплитудное напряжение источника, а ω -его угловая частота.

При выполнении равенства:

XL=Xc,

получается наибольшее значение тока и имеет место явление, которое называется резонансом.
Резонанс возникает при условии совпадения частоты источника напряжения с собственной частотой колебания контура.

На рис.5 показан график характеристик зависимости тока Iк и полного сопротивления Z последовательного контура от частоты.

Чтобы понять природу электрического резонанса рассмотрим механический резонанс.
Явление резонанса можно наблюдать на опыте как показано на рис.6.
Здесь на натянутой общей нитке привязаны три пары шаров 1-1′, 2-2′, 3-3′ каждый из которых представляет собой маятник.
Если раскачать рукой шар 1, то начинает раскачиваться и шар 1′, тогда как все другие шары остаются неподвижными. Точно так же, если раскачать шар 3, начнет раскачиваться только шар 3.
Этот механический резонанс объясняется следующим образом.
В нашем опыте собственные частоты каждой пары маятников одинаковы, т.к. шары одинаковые и длина их нитей тоже одинакова.
Раскачиваясь, маятник 1 передает по общей нитке свои колебания остальным маятникам. Но эти колебания раскачивают только маятник 1′ потому, что его частота собственных колебаний совпадает с частотой «толчков» общей нити от маятника 1. Так как эти «толчки» совпадают с тактом собственной частоты маятника 1′, то его амплитуда раскачивания все больше и больше возрастает и может стать больше амплитуды раскачивающего маятника 1.

Так же, примерно, происходит и при электрическом резонансе.
Представим себе маятник 1 источником колебаний, а маятник 1′- колебательным контуром.
Маятник 1, допустим, будет качаться с постоянной амплитудой и частотой.
Маятник 1′ не сможет сразу достичь амплитуды и частоты маятника 1 потому, что раскачать мгновенно общую нить до резонансной частоты и амплитуды будут мешать различные тормозящие процессы — сопротивление воздуха, инерционность, провис нити и т.д. Это будет выглядеть как торможение тока контура индуктивным и емкостным сопротивлениеми при несовпадении частоты источника и контура.
С течением времени маятник 1 раскачает маятник 1′ до своей частоты и амплитуды. Начнется процесс резонанса.
Амплитуда маятника 1′ будет расти до какого то значения, пока сила «подталкивания» не уравновесится противоположной силой торможения.
Так же и в контуре резонансный ток не может возрастать бесконечно.

При резонансе амплитуда тока в контуре равна:

Напряжение на индуктивном сопротивлении —

на емкостном сопротивлении —

Tак как XL=Xc, то вектора UL и Uc будут равны (UL=Uc), но противоположно направлены (рис.7).
Вектор напряжения U источника совпадает с вектором тока I и равен по величине напряжению на активном сопротивлении UR.
Отсюда следует, что при резонансе контур оказывает источнику сопротивление активного характера R который не дает амплитуде напряжения Um увеличиваться до бесконечности:

При резонансе отношение между напряжением на индуктивном сопротивлении и напряжением источника будет равно добротности Q катушки:
А добротность контуров, применяемых в радиотехнике, большая. Поэтому напряжение на катушке может превышать в сотни раз напряжение источника.
Но так как при резонансе напряжение на катушке равно напряжению на конденсаторе, значит отношение напряжения на конденсаторе к напряжению источника тоже будет равно добротности:

Для примера на рис.8 показана схема последовательного контура с реальными значениями элементов схемы и параметров, а так же полученные величины напряжений на этих элементах. Отсюда видно, что напряжение на катушке и конденсатотре при резонансе будет больше напряжения источника в Q раз.

Резонанс в последовательном колебательном контуром называют резонансом напряжения, т.к. напряжение на реактивных элементах при резонансе становится больше напряжения внешнего источника.

Способность колебательного контура создавать интенсивные колебания на одной частоте (точнее в узкой полосе частот) и почти не реагировать на сигналы других частот называется избирательностью.
Избирательность S численно показывает во сколько раз ослабляются посторонние сигналы по сравнению с колебаниями резонансной частоты (рис.9):
где I(▲f) — ток в контуре при расстройки контура на ▲f.

Полосой пропускания контура называют полосу частот, в пределах которой ток в контуре уменьшается не более, чем в заданное число раз по сравнению с током при резонансе (рис.10):

где — k коэффициент пропорциональности, указывающий на каком уровне резонансного тока Ip измеряется полоса пропускания.

Для k=1 — уровень Ik = 0,707·Ip и

k=√3 — уровень Ik = 0,5·Ip и

В электрических схемах колебательный контур связан с источником сигнала разными способами — непосредственно, индуктивною или емкостной связью.
Если контур связан с источником И индуктивно (рис.11), то контур будет являтся последовательным, т.к. в катушке колебательного контура индуктируется ЭДС, что равносильно последовательному включению источника с L и С.

Такая связь применяется в радиоприемниках для связи антенны с контуром(рис.12).
С помощью конденсатора переменной емкости можно настраивать контур в резонанс с нужной радиостанцией.
В этом случае контурный ток, вызванный сигналом этой радиостанции, становится относительно большим, в то время как контурные токи, вызванные другими станциями, ничтожно малы.
Напряжение между точками a — b, вызванное большим резонансным током, подается к следующим каскадам приемника.

Параллельный колебательный контур

В параллельном колебательном контуре источник сигнала соединен с катушкой индуктивности и конденсатором параллельно (рис.11).
При подаче переменного напряжения на контур происходит обмен энергиями между конденсатором и катушкой, но только в цепи внутри контура.

Для возникновения резонанса в нем, как и в последовательном контуре, необходимыми условиями являются равенство емкостного Хс и индуктивного ХL сопротивлений, а так же равенство частоты собственных колебаний контура и частоты колебаний источника тока.
Только резонанс в параллельном колебательном контуром, в отличии от резонанса в последовательном контуре, называют резонансом тока.

В идеальном параллельном контуре (без потерь) вектора индуктивного Ic и емкостного тока IL (при ХL=Xc) при резонансе будут направлены в противоположные стороны и суммарный ток будет обращаться в нуль (рис.14a). А это значит, что сопротивление контура будет стремится к бесконечности.
Но в реальном параллельном контуре существует сопротивление потерь R которое сосредоточено в основном в индуктивности (рис 14b) и поэтому, даже при резонансе ток в контуре уже не равен нулю, а равен активной составляющей тока в цепи катушки — Iк=IL+IR.
Значит полное сопротивление контура Z будет уже не бесконечно, а равно:

На рис.15 показан график характеристик зависимости тока Iк и полного сопротивления Z параллельного контура от частоты.

Можно сделать вывод: в цепи параллельного контура существуют два тока — ток от источника I протекающий через активное сопротивление потерь катушки и реактивный ток контура Iк .
Внутри контура протекают реактивный ток довольно таки большой величины:

но он потребляет малый ток от источника, который необходим лишь для компенсации потерь в контуре:

Добротность Q параллельного контура, в отличии от последовательного контура, показывает во сколько раз ток в элементах контура больше потребления тока источника:

На рис.16 дан конкретный пример параллельного колебательного контура, где видно, что ток контура больше тока источника в Q раз.

В радиоприемниках так же применяется непосредственная связь колебательного контура с антенной, т.е. контур включен параллельно источнику сигнала (рис.17).
Переменным конденсатором настраиваем контур на частоту сигнала нужной радиостанции. При резонансе контурный ток, вызванный нужной радиостанцией, становится относительно большим, а сопротивление контура тоже большим.Поэтому между точками а и b получается значительное напряжение.
Для других станций контур представляет малое сопротивление и сигнал радиостанции уходит в «землю».

Вверх

Резонанс напряжений в последовательном колебательном контуре

   В радиотехнике широкое применение имеют электрические цепи, составленные из катушки индуктивности и конденсатора. Такие цепи в радиотехнике называются колебательными контурами. Источник переменного тока к колебательному контуру может быть присоединен двумя способами: последовательно (рисунок 1а) и параллельно (рисунок 1б).

Рисунок 1. Схемотическое обозначение колебательного контура. а) последовательный колебательный контур; б) параллельный колебательный контур.

   Рассмотрим поведение колебательного контура в цепи переменного тока при последовательном соединении контура и источника тока (рис 1а).

Мы знаем, что такая цепь оказывает переменному току реактивное сопротивление, равное:

   где R_L— активное сопротивление катушки индуктивности в ом;

   ωL,-индуктивное сопротивление катушки индуктивности в ом;

   1/ωC-емкостное сопротивление конденсатора в ом.

   Активное сопротивление катушки R_L практически очень мало изменяется при изменении частоты (если пренебречь поверхностным эффектом). Индуктивное и емкостное сопротивления в очень сильной степени зависят от частоты, а именно: индуктивное сопротивление ωL увеличивается прямо пропорционально частоте тока, а емкостное сопротивление 1/ωC уменьшается при повышении частоты тока, т. е. оно связано с частотой тока обратно пропорциональной зависимостью.

   Отсюда непосредственно следует, что реактивное сопротивление последовательного колебательного контура также зависит от частоты, и колебательный контур будет оказывать токам разных частот неодинаковое сопротивление.

   Если мы будем измерять реактивное сопротивление колебательного контура при различных частотах, то обнаружим, что в области низких частот сопротивление последовательного контура очень велико; при увеличении частоты оно уменьшается до некоторого предела, а затем начинает снова возрастать.

   Объясняется это тем, что в области низких частот ток испытывает большое сопротивление со стороны конденсатора, при увеличении же частоты начинает действовать индуктивное сопротивление, компенсирующее действие емкостного сопротивления.

   При некоторой частоте индуктивное сопротивление становится равным емкостному, т. е.

   Они будут взаимно компенсировать друг друга и общее реактивное сопротивление контура станет равным нулю:

   При этом реактивное сопротивление последовательного колебательного контура будет равно только его активному сопротивлению, так как

   При дальнейшем повышении частоты ток будет испытывать все большее и большее сопротивление со стороны индуктивности катушки, при одновременном уменьшении компенсирующего действия емкостного сопротивления. Поэтому реактивное сопротивление контура начнет снова возрастать.

   На рисунке 2а приведена кривая, показывающая изменение реактивного сопротивления последовательного колебательного контура при изменении частоты тока.

Рисунок 2. Резонанс напряжений. а) зависимость изменения полного сопротивления от частоты; б) зависимость реактивного сопротивления от активного сопротивления контура; в) кривые резонанаса.

   Частота тока, при которой сопротивление колебательного контура делается наименьшим, называется частотой резонанса или резонансной частотой колебательного контура.

При резонансной частоте имеет место равенство:

пользуясь которым, нетрудно определить частоту резонанса:

                                   (1)                             

   Единицами в этих формулах служат герцы, генри и фарады.

   Из формулы (1) видно, что чем меньше величины емкости и самоиндукции колебательного контура, тем больше будет его резонансная частота.

   Величина активного сопротивления R_L не влияет на резонансную частоту, однако от нее зависит характер изменения Z. На рисунке 2б приведен ряд графиков изменения реактивного сопротивления колебательного контура при одних и тех же величинах L и С, но при разных R_L. Из этого рисунка видно, что чем больше активное сопротивление последовательного колебательного контура, тем тупее становится кривая изменения реактивного сопротивления.

   Теперь рассмотрим, как будет изменяться сила тока в колебательном контуре, если мы будем изменять частоту тока. При этом мы будем считать, что напряжение, развиваемое источником переменного тока, остается все время одним и тем же.

   Так как источник тока включен последовательно с L и С контура, то сила тока, протекающего через катушку и конденсатор, будет тем больше, чем меньше реактивное сопротивление колебательного контура в целом, так как

   Отсюда непосредственно следует, что при резонансе сила тока в колебательном контуре будет наибольшей. Величина тока при резонансе будет зависеть от напряжения источника переменного тока и от активного сопротивления контура:

   На рисунке 2г изображен ряд графиков изменения силы тока в последовательном колебательном контуре при изменении частоты тока так называемых кривых резонанса. Из этого рисунка видно, что чем больше активное сопротивление контура, тем тупее кривая резонанса.

   При резонансе сила тока может достигать огромных значений при сравнительно малой внешней ЭДС. Поэтому падения напряжения на индуктивном и емкостном сопротивлениях контура, т. е. на катушке и на конденсаторе, могут достигать очень больших величии и далеко превосходить величину внешнего напряжения.

   Последнее утверждение на первый взгляд может показаться несколько странным, однако нужно помнить, что фазы напряжений на емкостном и индуктивном сопротивлениях сдвинуты друг относительно друга на 180°, т. е. мгновенные значения напряжений на катушке и конденсаторе направлены всегда в противоположные стороны. Вследствие этого большие напряжения, существующие при резонансе внутри контура на его катушке и конденсаторе, ничем не обнаруживают себя вне контура, взаимно компенсируя друг друга.

  Разобранный нами случай последовательного резонанса называется резонансом напряжений, так как в этом случае в момент резонанса имеет место резкое увеличение напряжения на L и С колебательного контура.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Добавить комментарий

· GitHub

Мгновенно делитесь кодом, заметками и фрагментами.

Пример последовательного цикла Python

PassMark — последовательные (RS232) и параллельные заглушки с обратной связью Технические характеристики

Последовательный порт на IBM-совместимых ПК соответствует электрическому стандарту RS232 и использует штекерный разъем DB-9.(старые ПК могут использовать DB-25). Разъем DB-9 как следующие 9 контактов.

Если вы не хотите делать свои собственные разъемы, вы всегда можете приобрести наши последовательные и параллельные разъемы с обратной связью.

Чтобы сделать петлевую заглушку, необходимо соединить вместе следующие контакты.

• Прием и передача (2 и 3)
• Запрос на отправку и Очистить отправку (7 и 8)
• Обнаружение носителя данных, готовность набора данных и готовность терминала данных (1, 6 и 4)

На этой схеме показана распиновка соединений, которые необходимо выполнить.Это вид сзади на гнездовой разъем DB-9, необходимый для вилки. Красные линии и серые точки показывают соединения, которые необходимо выполнить.

Технические характеристики штекера Parallel Loopback

Параллельный порт на IBM-совместимых ПК всегда использовал разъем DB-25.Однако с течением времени в электрический интерфейс произошли некоторые изменения с введением усовершенствованных двунаправленных параллельных портов. Мы уверены, что этот плагин будет работать со всеми стилями параллельных портов.

Чтобы сделать петлевую заглушку, необходимо соединить вместе следующие контакты.

• Данные 0 и состояние ошибки (выводы 2 и 15)
• Данные 1 и статус выбора (3 и 13)
• Данные 2 и состояние отсутствия бумаги (4 и 12)
• Данные 3 и статус подтверждения (5 и 10)
• Данные 4 и статус занятости (6 и 11)

На этой схеме показаны соединения, которые необходимо выполнить.Это вид сзади на штекерный разъем DB-25, необходимый для вилки. Красные линии и серые точки показывают соединения, которые необходимо выполнить.

Прокладка кабеля

Никаких кабелей не требуется, поскольку эти штекеры предназначены для непосредственного подключения к задней панели ПК.Если используется кабель, то это должен быть прямой кабель.

Совместимость

Window 98, ME, 2000, 2003, XP (32-разрядная и 64-разрядная версии), Vista (32-разрядная и 64-разрядная версии), 2008 Server (32-разрядная и 64-разрядная версии), Windows 7 (32-разрядная и 64-разрядная версии). 64-разрядная версия), Windows 8 (32-разрядная и 64-разрядная версии), Windows 10 (64-разрядная версия) и Linux поддерживаются при условии, что у вас установлена ​​правильная версия BurnInTest.

Чтобы использовать плагины с Windows, BurnInTest Professional v2.0 или выше не требуется. Для Linux требуется BurnInTest for Linux v1.0 или выше.

Поскольку существует несколько способов создания заглушек с обратной связью, мы не можем гарантировать совместимость наших заглушек с любым программным обеспечением, кроме BurnInTest Professional.

Развертывание нескольких экземпляров ресурсов — Azure Resource Manager

• 07.05.2021
• 5 минут на чтение

В этой статье

В этой статье показано, как создать несколько экземпляров ресурса в шаблоне Azure Resource Manager (шаблоне ARM).Добавляя цикл копирования в раздел ресурсов вашего шаблона, вы можете динамически устанавливать количество ресурсов для развертывания. Вы также избегаете повторения синтаксиса шаблона.

Вы также можете использовать цикл копирования со свойствами, переменными и выходными данными.

Если вам нужно указать, развертывается ли вообще ресурс, см. Элемент условия.

Синтаксис

Добавьте элемент copy в раздел ресурсов вашего шаблона, чтобы развернуть несколько экземпляров ресурса.Элемент copy имеет следующий общий формат:

  "копия": {
  "имя": "<имя-петли>",
  "count": <число-итераций>,
  "режим": "последовательный" <или> "параллельный",
  "batchSize": <число-для-развертывания-серийно>
}
  

Имя Свойство — это любое значение, которое идентифицирует цикл. Свойство count указывает количество итераций, которое вы хотите для данного типа ресурса.

Используйте свойства mode и batchSize , чтобы указать, будут ли ресурсы развертываться параллельно или последовательно.Эти свойства описаны в последовательном или параллельном режиме.

Пределы копирования

Количество не может превышать 800.

Число не может быть отрицательным. Он может быть равен нулю, если вы развертываете шаблон с помощью последней версии Azure CLI, PowerShell или REST API. В частности, вы должны использовать:

• Azure PowerShell 2,6 или более поздняя версия
• Azure CLI 2.0.74 или новее
• REST API версии 2019-05-10 или более поздней версии
• Связанные развертывания должны использовать версию API 2019-05-10 или более позднюю для типа ресурса развертывания

Более ранние версии PowerShell, CLI и REST API не поддерживают ноль для подсчета.

Будьте осторожны при использовании полного режима развертывания с циклом копирования. При повторном развертывании в полном режиме в группе ресурсов все ресурсы, не указанные в шаблоне после разрешения цикла копирования, удаляются.

Итерация ресурса

В следующем примере создается количество учетных записей хранения, указанное в параметре storageCount .

  {
  "$ schema": "https://schema.management.azure.com/schemas/2019-04-01/deploymentTemplate.json#",
  "contentVersion": "1.0,0.0 ",
  "parameters": {
    "storageCount": {
      "тип": "интервал",
      "defaultValue": 2
    }
  },
  "Ресурсы": [
    {
      "тип": "Microsoft.Storage/storageAccounts",
      «apiVersion»: «2019-04-01»,
      "name": "[concat (copyIndex (), 'storage', uniqueString (resourceGroup (). id))]",
      "location": "[resourceGroup (). location]",
      "sku": {
        "name": "Standard_LRS"
      },
      "kind": "Хранение",
      "характеристики": {},
      "copy": {
        "name": "storagecopy",
        "count": "[параметры ('storageCount')]"
      }
    }
  ]
}
  

Обратите внимание, что имя каждого ресурса включает функцию copyIndex () , которая возвращает текущую итерацию цикла. copyIndex () отсчитывается от нуля. Итак, следующий пример:

  "имя": "[concat ('storage', copyIndex ())]",
  

Создает эти имена:

• хранение 0
• хранение1
• хранение2

Чтобы сместить значение индекса, вы можете передать значение в функцию copyIndex () . Число итераций по-прежнему указано в элементе копирования, но значение copyIndex смещено на указанное значение.Итак, следующий пример:

  "имя": "[concat ('storage', copyIndex (1))]",
  

Создает эти имена:

• хранилище1
• хранение2
• хранение3

Операция копирования полезна при работе с массивами, потому что вы можете перебирать каждый элемент в массиве. Используйте функцию length в массиве, чтобы указать количество итераций, и copyIndex , чтобы получить текущий индекс в массиве.

В следующем примере создается одна учетная запись хранения для каждого имени, указанного в параметре.

  {
  "$ schema": "https://schema.management.azure.com/schemas/2019-04-01/deploymentTemplate.json#",
  "contentVersion": "1.0.0.0",
  "parameters": {
      "storageNames": {
          "тип": "массив",
          "значение по умолчанию": [
            "contoso",
            "фабрикам",
            "кижуч"
          ]
      }
  },
  "Ресурсы": [
    {
      "тип": "Microsoft.Storage/storageAccounts",
      «apiVersion»: «2019-04-01»,
      "имя": "[concat (параметры ('storageNames') [copyIndex ()], uniqueString (resourceGroup ().я бы))]",
      "location": "[resourceGroup (). location]",
      "sku": {
        "name": "Standard_LRS"
      },
      "kind": "Хранение",
      "характеристики": {},
      "copy": {
        "name": "storagecopy",
        "count": "[длина (параметры ('storageNames'))]"
      }
    }
  ],
  "выходы": {}
}
  

Если вы хотите вернуть значения из развернутых ресурсов, вы можете использовать копию в разделе выходных данных.

Последовательный или параллельный

По умолчанию Resource Manager создает ресурсы параллельно.Он не применяет ограничений на количество ресурсов, развернутых параллельно, кроме общего лимита в 800 ресурсов в шаблоне. Порядок их создания не гарантируется.

Однако вы можете указать, что ресурсы развертываются последовательно. Например, при обновлении производственной среды вы можете захотеть расположить обновления поочередно, чтобы одновременно обновлялось только определенное количество.

Чтобы последовательно развернуть более одного экземпляра ресурса, установите mode на serial и batchSize на количество экземпляров для одновременного развертывания.В последовательном режиме диспетчер ресурсов создает зависимость от более ранних экземпляров в цикле, поэтому он не запускает один пакет, пока не завершится предыдущий.

Значение batchSize не может превышать значение count в элементе копирования.

  {
  "$ schema": "https://schema.management.azure.com/schemas/2019-04-01/deploymentTemplate.json#",
  "contentVersion": "1.0.0.0",
  "Ресурсы": [
    {
      "тип": "Microsoft.Storage/storageAccounts",
      «apiVersion»: «2019-04-01»,
      "имя": "[concat (copyIndex (), 'хранилище', uniqueString (resourceGroup ().я бы))]",
      "location": "[resourceGroup (). location]",
      "sku": {
        "name": "Standard_LRS"
      },
      "kind": "Хранение",
      "copy": {
        "name": "storagecopy",
        «count»: 4,
        "режим": "серийный",
        "batchSize": 2
      },
      "характеристики": {}
    }
  ],
  "выходы": {}
}
  

Свойство mode также принимает parallel , что является значением по умолчанию.

Итерация для дочернего ресурса

Вы не можете использовать цикл копирования для дочернего ресурса.Чтобы создать более одного экземпляра ресурса, который вы обычно определяете как вложенный в другой ресурс, вы должны вместо этого создать этот ресурс как ресурс верхнего уровня. Вы определяете отношения с родительским ресурсом через свойства типа и имени.

Например, предположим, что вы обычно определяете набор данных как дочерний ресурс в фабрике данных.

  «ресурсы»: [
{
  "тип": "Microsoft.DataFactory / factory",
  "name": "exampleDataFactory",
  ...
  "Ресурсы": [
    {
      "тип": "наборы данных",
      "name": "exampleDataSet",
      "зависит от": [
        "exampleDataFactory"
      ],
      ...
    }
  ]
  

Чтобы создать несколько наборов данных, переместите их за пределы фабрики данных. Набор данных должен находиться на том же уровне, что и фабрика данных, но по-прежнему является дочерним ресурсом фабрики данных. Вы сохраняете связь между набором данных и фабрикой данных через свойства типа и имени. Поскольку тип больше не может быть выведен из его положения в шаблоне, вы должны предоставить полностью определенный тип в формате: {resource-provider-namespace} / {parent-resource-type} / {child-resource-type} .

Чтобы установить отношения родитель / потомок с экземпляром фабрики данных, укажите имя для набора данных, который включает имя родительского ресурса. Используйте формат: {имя-родительского-ресурса} / {имя-дочернего-ресурса} .

В следующем примере показана реализация.

  «ресурсы»: [
{
  "тип": "Microsoft.DataFactory / factory",
  "name": "exampleDataFactory",
  ...
},
{
  "тип": "Microsoft.DataFactory / factory / datasets",
  "name": "[concat ('exampleDataFactory', '/', 'exampleDataSet', copyIndex ())]",
  "зависит от": [
    "exampleDataFactory"
  ],
  "copy": {
    "имя": "копия набора данных",
    "count": "3"
  },
  ...
}]
  

Примеры шаблонов

В следующих примерах показаны распространенные сценарии создания нескольких экземпляров ресурса или свойства.

Следующие шаги

Токовая петля 20 мА »Примечания по электронике

20 мА обеспечивает эффективное средство обеспечения последовательной передачи данных на большие расстояния, обычно с использованием протоколов RS232.

Последовательная передача данных Включает:
Стандарты последовательных данных

Общие стандарты: RS232 RS422 RS449 RS485 Токовая петля 20 мА

Технология токовой петли для последовательной передачи данных — это метод, который имеет некоторые преимущества по сравнению с более широко используемым подходом напряжения.

Работая от источника постоянного тока, токовая петля может обеспечивать связь на больших расстояниях, где могут возникнуть проблемы с падением напряжения.

Хотя могут быть предъявлены иски для различных уровней тока, наиболее распространенным является токовая петля 20 мА.

Схема токовой петли 20 мА уже много лет используется для отправки цифровых данных. Хотя это не формальный стандарт, это стандарт де-факто, который широко использовался для многих приложений последовательной передачи данных.Он был встроен в старые телетайпы или телетайпы для передачи данных между двумя устройствами, а также использовался во множестве других приложений. Фактически, многие старые машины (до 1960-х годов) использовали систему токовой петли 60 мА, хотя более поздние машины приняли стандарт токовой петли 20 мА — первым из них был телетайп Модели 33.

В настоящее время система токовой петли не так широко используется, но все еще находит применение в ряде областей благодаря своим преимуществам.Когда был впервые представлен RS-422 (впервые представлен в 1978 году), а затем RS-485 (впервые представлен в 1983 году), популярность токовой петли 20 мА вскоре пошла на убыль. Сейчас он используется редко, но включен сюда для полноты картины.

Преимущества и недостатки токовой петли

Формат токовой петли 20 мА для последовательной передачи данных имеет ряд преимуществ, которые означают, что он все еще используется в различных приложениях. Однако необходимо сбалансировать достоинства и недостатки любого приложения.

Преимущества токовой петли 20 мА

• Потери в линии обычно незначительны: Тот факт, что используется источник тока, означает, что потери напряжения, вызванные сопротивлением линии, вряд ли вызовут проблему.
• Может использоваться на больших расстояниях: Поскольку потери напряжения обычно незначительны, к системам с токовой петлей 20 мА можно предъявить иск для передачи данных на большие расстояния, иногда до нескольких километров.
• Может быть изолирован от земли: Используя оптоизоляторы, можно изолировать систему сигнализации от земли.
• Обеспечивается простая форма сети: Поскольку в системе используется токовая петля, можно запустить несколько телетайпов, получающих данные из одного источника, поместив каждый телепринтер в петлю. Это означало, что токовая петля 20 мА обеспечила раннюю форму организации сети.

Недостатки токовой петли 20 мА

• Официального стандарта нет: Ни один признанный орган по стандартизации никогда не публиковал стандарт для системы токовой петли 20 мА.Это означает, что есть области неопределенности. Например, необходимо знать некоторые технические детали схем интерфейса, чтобы убедиться, что они взаимодействуют правильно.
• Медленная скорость: Скорость, с которой системы с токовой петлей могут передавать данные, как правило, намного меньше, чем у систем, основанных на напряжении. Однако для коротких расстояний возможна скорость до 19,2 кбод, хотя для более длинных расстояний необходимо будет увеличить скорость, возможно, до 300 бод.
• Удобство: Цепи, используемые для систем сигнализации на основе напряжения, обычно более удобны, чем схемы, используемые для токовой петли 20 мА.
• Сигнализация: Многие системы, основанные на напряжении, используют несколько линий для подтверждения связи, что ускоряет работу. Токовая петля 20 мА традиционно использует только две линии, и поэтому любые сигналы подтверждения должны передаваться в системе обмена сообщениями, что делает ее менее гибкой.

Аналоговая токовая петля

В то время как описанная здесь система токовой петли фокусируется на цифровом формате, используемом для передачи сигналов данных, другие системы используют аналоговый подход.Эти схемы обычно используют систему токовой петли 4-20 мА и могут использоваться для управления преобразователями.

Хотя аналоговые системы с токовой петлей 4–20 мА немного грубоваты по сегодняшним меркам, они позволяют управлять одной парой проводов, и, опять же, резистивные потери менее значительны, обеспечивая более точное управление, чем то, которое обеспечивается системой, основанной на напряжении, на расстоянии.

Кроме того, аналоговые системы, такие как эта система с токовой петлей, легче диагностировать, чем любые цифровые системы, которые могут быть использованы.Однако они могут быть гораздо менее гибкими, поскольку одновременно можно управлять только одним параметром.

Хотя система токовой петли 20 мА не так широко используется, как раньше, она все еще используется в некоторых нишевых областях. Он по-прежнему имеет преимущества с точки зрения преодолеваемых расстояний и помехоустойчивости. Однако он никогда не был принят в качестве официального стандарта, а это означает, что при использовании оборудования с токовой петлей 20 мА необходимо проверить спецификации интерфейсов как передатчика, так и приемника.

Темы беспроводного и проводного подключения:
Основы мобильной связи 2G GSM 3G UMTS 4G LTE 5G Вай фай IEEE 802.15.4 Беспроводные телефоны DECT NFC — связь ближнего поля Основы сетевых технологий Что такое облако Ethernet Серийные данные USB SigFox LoRa VoIP SDN NFV SD-WAN
Вернуться к беспроводному и проводному подключению

возможных 95000 псевдосерийных режимов / циклов разной длины обходятся (работает и с 720) — Electro-Harmonix

, я опубликовал это на днях в другой ветке здесь, но хотел создать ветку только для этой работы, чтобы узнать, что думают другие люди.

Думаю, я собираюсь купить 95000. В настоящее время у меня есть петлитель Headrush, который я возвращаю в zzounds.

У меня есть EHX 720, который я люблю. Я выступаю с ним и использовал его для записи альбома эмбиентных лупов. У меня был ehx 25000, который я в итоге продал из-за неуклюжего интерфейса (отлично подходит для студии, но не идеально для живого использования)

что я думаю, что я вижу с 95000, так это то, что есть возможность иметь петли разной длины в нерекламируемом псевдосерийном режиме, который можно использовать аналогичным образом, реализованным в старых и замечательных последовательных устройствах последовательного цикла gibson echoplex pro. .

Я вроде как делаю это уже с моим лупером 720 и внешним педальным переключателем, который позволяет вам постепенно перемещаться по каждой из 10 точек хранения лупов без помощи рук. Я объясню, как я это делаю на 720, а затем расскажу, как, я думаю, вы можете сделать это с еще большей функциональностью с 95000, и в конце предложу возможную функцию обновления прошивки, которая может сделать последовательное циклическое соединение полностью функциональным.

Итак, вот как я делаю последовательное соединение без рук с помощью exh 720 и внешнего трехкнопочного ножного переключателя:

1.создать петлю части A (стих 1) в пустой точке хранения петли # 1

2. Создайте цикл 1 с наложениями и используйте функции живого исполнения, такие как отмена / повтор и реверс, для создания динамических изменений глубины слоя / текстуры (количества наложений).

3. Когда я буду готов создать партию B (хорус), я нажму стоп-переключатель (на 720) и заставлю его постепенно затухать (по умолчанию я установил максимальное время затухания, чтобы педаль всегда была включена. режим затухания треков).

4. пока дорожка затухает (останавливается), я проигрываю рифф самого первого слоя петли одновременно с ним, поэтому, когда он останавливается, кажется, что я просто вернулся к первому слою (вроде как будто я «очистил» все наложения прочь, и сейчас я просто проигрываю первую записанную петлю).

5. Итак, сейчас я играю вживую, и лупов нет, но публика этого не знает.

6. Затем я нажимаю кнопку внешнего ножного переключателя, чтобы перейти к следующему слоту петли в банке памяти (петля 2). Если этот банк не пустой, я удалю его, удерживая кнопку остановки.

7. Теперь я создаю свою деталь B в этом новом слоте петли. когда я хочу вернуться к своей части A, я должен сделать то же самое … нажмите кнопку остановки один раз, чтобы она исчезла из цикла, пока я играю поверх него, чтобы когда цикл закончился, я все еще играл live для публики, что позволяет мне использовать внешний ножной переключатель, чтобы вернуться в слот памяти 1, где я записал свою партию А (куплет) ранее в своем исполнении.

8. Таким образом вы можете создать до 10 частей песни, и он очень хорошо работает для эмбиентной гитарной музыки, которая действительно может использовать некоторые динамичные тихие моменты.

Я знаю, что это немного запутано, но для этого стиля игры он отлично работает. единственное, что меня огорчает, это то, что я не могу переключаться между партиями a и b одним щелчком ножного переключателя, потому что мне приходится делать переход с постепенным затуханием каждый раз, когда я переключаюсь с части a на часть b или обратно . Кроме того, наличие только 10 слотов памяти является ограничением, потому что мне нравится сохранять все в шоу, чтобы я мог записать его дома позже, включив микрофон своих ламповых усилителей.

Я думаю, что вы можете проделать тот же процесс с 95000, но он намного лучше по нескольким причинам, но не идеален по одной причине.

вот то, что я считаю улучшенным и в настоящее время выполнимым в 95000, чтобы я мог использовать 95000 для моего нового инструмента цикла производительности … Я никогда не использовал 95000, поэтому я отклоняюсь от того, что говорится в руководстве пользователя, и от его сходства имел с петлителем 225000.

95000:

1. Ножные переключатели петли вверх / вниз являются частью базового блока, поэтому вам не нужно покупать внешний педальный переключатель, как в случае с 720.

2. Еще больше слотов памяти пользовательского банка. Достаточно, чтобы я мог сохранить все, что создал, за 2 или 3 часа выполнения цикла.

3. В режиме PLAY есть функция, которая дает нам лучшую функциональность последовательного цикла…. То есть, если вы нажмете кнопку «loop up», когда воспроизводится наложенная часть A (куплет), он автоматически воспроизведет следующую уже записанную петлю в памяти (петля 2), когда петля 1 дойдет до конца своей петли. это и хорошо, и плохо, но лучше.(плохо то, что он не переключится на пустой слот памяти во время воспроизведения текущего цикла). для меня это означает, что мне все еще нужно закончить постепенное затухание, когда я ухожу от своей партии А, чтобы создать свою партию В в первый раз во время исполнения песни. НО…. После того, как я его создал, я могу легко переключаться между партией a и b одним нажатием кнопки педального переключателя (петля вверх / петля вниз) для остальной части песни.

, как уже говорилось, очевидная проблема заключается в том, что если цикл 2 пуст, вы не можете беспрепятственно перейти к этому слоту памяти, и вам все равно придется обмануть аудиторию с помощью цикла A постепенного исчезновения, проигрывая его живым методом, который я использую с мой 720.

, так что идея функции прошивки, которая могла бы решить все это (я думаю, и, конечно, я не знаю, возможно ли это) … но идея такова:

— сделать так, чтобы вы могли плавно переключаться на пустой слот памяти таким образом, чтобы он начинал запись, как только он меняет слоты памяти…. то есть, если вы играете свою партию A в слоте петли памяти 1 и хотите создать свою часть B в пустом слоте петли (слот 2), все, что вам нужно сделать, это выбрать петлю 2 с помощью кнопки петли вверх, и он поместит вы находитесь в пустом слоте памяти 2 в режиме записи, как только текущий цикл, в котором вы находитесь, дойдет до конца (это точка повторения).если бы это было бесшовно, без каких-либо звуковых всплесков, тогда у нас была бы возможность полного последовательного режима, и каждая часть песни могла бы иметь любую длину.

итак, EHX или другие 950000 пользователей, будет ли мой предлагаемый псевдосерийный режим работать так, как я думаю?

и для сотрудников EHX, является ли идея плавного переключения на пустой слот памяти возможностью для обновления прошивки?

Тестирование порта RS-232 ПК

Существует множество факторов, влияющих на связь с устройством RS-232 с ПК.Среди них — правильная установка скорости передачи данных для устройства, правильная конфигурация программного обеспечения и правильная разводка кабелей. Существует один очень простой тест, который поможет упростить задачу поиска и устранения неисправностей в вашей системе RS-232, который иногда называют тестом с обратной связью.

В основном, этот тест проверяет, что последовательный порт вашего ПК работает правильно, и что программное обеспечение RS-232, которое вы используете, работает правильно, и что вы подключены к правильному порту. Распространенной ошибкой является подключение последовательного устройства к порту принтера, поскольку многие считают, что это 25-контактный порт RS-232.Следует помнить одну важную вещь: порт RS-232 на IBM или совместимом ПК всегда является штекерным разъемом и может быть 9- или 25-контактным. Порт принтера всегда представляет собой 25-контактный гнездовой разъем.

Чтобы выполнить тест с обратной связью, выполните следующие простые шаги. (эти инструкции предназначены для IBM или совместимого компьютера. Однако для других компьютеров они аналогичны)

Определите свой последовательный порт

Помните, что порт RS-232 ПК может быть 9-контактным или 25-контактным, но всегда будет штекерный разъем (содержащий контакты, а не гнезда).Если у вас есть 2 последовательных порта, определите, является ли это COM1 или COM2. При необходимости обратитесь к руководству по эксплуатации вашего компьютера или обратитесь в службу технической поддержки.

Найдите контакты 2 и 3

Для чтения цифр на внутренней стороне разъема может потребоваться увеличительное стекло. 25-контактный порт ПЕРЕДАЕТ на контакт 2 и ПРИНИМАЕТ на контакт 3, а 9-контактный порт — с точностью до наоборот, но для этого теста это не имеет значения, поскольку все, что мы хотим сделать, это подключить линию TRANSMIT к строка ПОЛУЧИТЬ.

Соединительный провод

Подключите кусок провода от контакта 2 к контакту 3. Замыкая их на контакты напрямую вместе, вы подключаете линию TRANSMIT к линии RECEIVE. Если вы используете что-то другое, кроме IBM или совместимого ПК, найдите TRANSMIT и подключите его к RECEIVE. Если вам сложно подключиться к контактам, вы можете попытаться обернуть тонкий медный провод вокруг одного конца не обернутой канцелярской скрепки, образуя небольшую катушку. Затем наденьте катушку на контакты последовательного порта.

Запустить программу эмуляции терминала

Запустите любую программу эмуляции терминала, например Hyperterminal (входит в состав Windows 95) или Terminal (входит в состав Windows 3.1). Настройте программное обеспечение для связи с правильным номером порта, например COM1 или COM2. Отключите любое квитирование, такое как RTS / CTS или X-ON / X-OFF. Скорость передачи не имеет значения для этого теста, поскольку порт будет передавать и получать с одинаковой скоростью.

Начните набирать

Начните вводить любые символы на клавиатуре.Все, что вы напечатаете, должно появиться на вашем мониторе. Если ваше программное обеспечение настроено на «эхо» символов, вы увидите каждый символ дважды. Например, если вы наберете HELLO, вы увидите HHEELLOO на вашем экране. Если вы не уверены, есть ли у вас «эхо-сигнал», начните печатать, а затем отсоедините провод от порта и введите снова, и вы должны увидеть разницу. Если вы ничего не видите, с подключенным проводом или без него, возможно, у вас плохой порт или вы используете неправильный порт.

Этот тест только проверяет правильность работы вашего компьютера и программного обеспечения. Если вы определили, что порт RS-232 вашего ПК работает правильно, вам необходимо проверить кабели и убедиться, что ваше устройство настроено на ту же скорость передачи, четность и стоп-биты, что и последовательный порт вашего компьютера. Проверьте документацию на свое устройство, чтобы узнать, требуется ли для него подтверждение связи или какая-либо особая конфигурация.

v.Параллельные петли эффектов — алмазное усиление

Вот БОЛЬШОЕ обсуждение последовательной и параллельной петли эффектов и то, что вам нужно знать от Майка Солдано (Специальное усиление Soldano).

До недавнего времени почти все петли эффектов гитарных усилителей были последовательными петлями эффектов. Последовательная петля прерывает путь прохождения сигнала между предусилителем и усилителем мощности и вставляет сигнал процессора эффектов в этот путь. Это означает, что весь сигнал от предусилителя проходит через процессор и снова попадает в силовой каскад.По сути, это однополосная дорога, ведущая из одного места в другое.

Параллельные петли эффектов начали появляться совсем недавно. Параллельный контур предлагает два пути от предусилителя к усилителю мощности. Один путь — это прямое соединение от предусилителя к усилителю мощности, как если бы у усилителя вообще не было петли. Другой путь отправляет сигнал предусилителя на процессор эффектов (через петлю), а затем направляет его обратно в усилитель мощности, смешивая его с прямым (необработанным) сигналом. Большинство усилителей, которые предлагают параллельную петлю эффектов, имеют регулируемую ручку микширования, так что вы можете контролировать, сколько эффекта вы хотите смешать с необработанным сигналом.

Как выбрать одно по сравнению с другим? В последовательном цикле многие современные высококачественные процессоры эффектов могут эффективно использоваться без каких-либо проблем, поскольку качество звука не ухудшается при прохождении через процессор. Кроме того, имеется регулятор микширования, который позволяет пользователю регулировать сухой и влажный сигнал в самом процессоре. В этом случае хорошо работает последовательный цикл. Несмотря на то, что весь сигнал проходит через блок эффектов, тон по-прежнему выходит из него безупречно.

Параллельный цикл полезен при использовании винтажных эффектов и других эффектов, которые не имеют какой-либо функции микширования и которые иногда страдают от плохого отношения сигнал / шум, что может привести к ухудшению качества звука. В последнее время кажется, что произошел возврат к винтажным эффектам и педалям, что, вероятно, вызвало больший интерес к параллельному циклу.

Я думаю, что параллельный цикл эффектов — это хорошо, а возможность настраивать микс — это хорошо. Однако они не работают должным образом, если вы используете эффекты, которые изменяют громкость сигнала (например, тремоло, компрессию или шумовые ворота), или когда микширование влажных и сухих сигналов приводит к смещению фазы.Технически, если вы установите 100% микс в параллельной петле эффектов, она должна работать точно так же, как последовательная петля, хотя это не относится ко всем усилителям на рынке.

На мой взгляд, если вам не нужен параллельный цикл, не беспокойтесь. Как правило, это намного больше схем и может в конечном итоге стоить больше денег.