Кері байланысы бар электр тізбегі

МАЗМҰНЫ

1. Кіріспе
1. Электр тізбегі  туралы жалпы түсінік                                          3 бет
2. Негізгі бөлім
1. Кері байланысы бар электр тізбегі                                               5 бет
2. Кері байланысы бар тізбектің жеткізу функциялары                 6 бет
3. Найквист критериі                                                                         8 бет

 

3. Қорытынды                                                                                                 10 бет
4. Пайдаланылған әдебиеттер тізімі                                                             11 бет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. КІРІСПЕ
1. Электр тізбегі туралы жалпы түсінік.

Электр тізбегі – электр тогын өткізетін құрылғылардың жиынтығы. Электр тізбегіндегі электрмагниттік процестер, электр тогының күші мен кернеуі арқылы сипатталады. Полюстеріне потенциалдар айырмасы түсірілген қандай да бір екі қысқышты бір-бірімен қосатын (жалғастыратын) сым электр тізбегінің қарапайым түріне жатады. Атқаратын міндетіне қарай электр тізбегін: энергия не сигнал көзі бар бөлікке, қабылдағышы бар бөлікке және басқа бөліктерді өзара қосатын бөлікке ажыратуға болады. Электр тізбегіндегі өткізгіштер өзара тізбектей, параллель не аралас жалғастырылуы мүмкін. “Электр тізбегі” ұғымы радиотехника, электртехника, бионикада, т.б. қолданылады. Электр тізбегі – электр энергиясын генерациялауға, тасымалдауға және қолануға арналған құырлғылардың жиыны, бұл процестер ЭҚК, кернеу, ток түсініктерімен сипатталады.    Электр тізбегі деп – электр тоғын тудыратын құралдар мен обьектілер жиыны , ЭҚК тоғы және кернеуі туралы түсінік көрсететін электромагниттік процесстер. Тұрақты ток тізбегін , қазіргі техникадағы өз бағытын өзгертпейтін яғни э.қ.к көз полярлығы әр уақытта тұрақты тізбегін айтамыз.

          Электр сигналын күшейту өндірістік электроникадад жиі кездеседі. Мұндай мәселелерді шешуде электронды күшейткіштер құрылғыларды қондырылады.

Күшейткіштер бірнеше  белгілері бойынша бөлінеді:

• күшейтетін элементтер түріне байланысты (шамды, транзисторлы).
• күшейтетін шамаға байланысты (кернеудің, токтың және қуаттың күші).
• каскадтың санына байланысты (біркаскадты, екікаскадты, көпкаскадты).

Күшейтетін сигналдың  жиілігінің диапазонына байланысты:

1. төмен жиілікті күшейткіштер – төмен жиілік диапазонында үздіксіз периодты сигналдарды күшейтуге арналған ондаған герцтен ондаған килогерцке дейін).
2. тұрақты ток күшейткіштері – нольден бірнеше үлкен жиілікті диапазонның ақырындап өзгеретін кернеу мен токтарды күшейтуге арналған.
3. таңдамалы күшейткіштер – жоғары жиілікті күшейткіштер қатарына жатады.
4. импульсты күшейткіштер – бірнеше килогерцпен ондаған мегагерцке дейінгі жиілікті диапазонында жұмыс істейді. Импульсты байланысқан радиолокацияда қолданылады.

Тәуелдi көздерге байланысты тізбектерді көпшiлiкте сигнал өтудiң екi жолына ие болады: (шығыстан кiріске) түзу және (шығыстан кiріске) керi. Сигнал өтуінің керi жолы  арнаулы керi байланыс(КБ) тiзбегінің көмекпен жүзеге асырады. Демек, мұндай Кері байланыс жолдары бірнеше болуы мүмкін. Мысалы, керi байланыс тізбектерінің көмегiмен тізбектің жұмыс режiмiнiң температуралық тұрақтануы, сызықты емес элементтермен тізбек пайда болатын сызықты емес бұрмалану iске асыруға күшейткiштердi техникалық параметрлер жақсартуға кiшiрейтуге жіне т.б.  болады.

Керi байланыс енгiзу кезінде  әр түрлi функция үлгi жасайтын әр түрлi пiшiндi тербелiс жинайтын тізбекті жасауға  рұқсат бередi(суммалау, интегралдау, дифференциалдау  және т.б.). Оңнан басқа кері байланыс тізбекке байланысты  теріс те бола алады.

   Керi байланыс әр түрлi белгiлер бойымен жiктелген бола алады: байланыстың мiнезi бойымен (Пос ) – оң, (ООС ) терiс және кешендi ; құрылымы бойымен – сыртқы және iшкi ; элемент оны мiнезi бойымен iске асыратын – активті және пассивті, сызықты және сызықты емес, жиiлiк тәуелдi және жиiлiк тәуелсiз және т.б. Талдау барысы негізі болып төртполюстіктердің  тікелей жіберу және кері байланыс тізбегі табылады.

1.1-Суретте  төртполюстіктердің  тура күшейтуінің  жіберу функциясының H_у(p)  және кері байланысты төртполюстіктердің жіберу функцияларының H_ос(p) схемалары келтірілген

 

Негізінен, әдетте төртполюстіктер  ретінде H_у(p) активті тізбектер(күшейткіш), ал кері байланысы бар жіберу функциясы H_ос(p)  ретінде пассивті төртполюстік қолданылады.

Берілген схемалар төртполюстіктердің  тізбектей-параллелды (а), параллелды (б), тізбектей(в) және  параллелды-тізбектей (г) қосылуларға сәйкес келеді. Мұндай ұқсастықтарды  талдау үшін   күрделі төртполюстіктерге сәйкес H, Y, Z, F-параметрлері қолданылады.

Құрылымдарының ұқсастықтарына байланысты Кері байланысты келесідей  түрлерге бөледі: U_ос –ның U_вых-қа байланысты кернеу бойынша тізбектей (1сур а), I_ос-тың шығыс кернеуінің U₂ функциясы болғандықтан кернеу бойынша параллель (1сур б), U_ос бл схемада шығыс ток I₂ байланысты болғандықтан ток бойынша тізбектей(1сур в),, I_ос шығыс ток  I_{2 г}байланысты болғандықтан ток бойынша параллелді(1сур г).Для определения типа ОС (по току или напряжению) необходимо помнить, что ОС по напряжению будет максимальной при ХХ на выходе и минимальной при КЗ на выходе, а ОС по току будет максимальной при КЗ на выходе и минимальной (равной нулю) при ХХ на выходе.

1 сурет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. НЕГІЗГІ БӨЛІМ
1. Кері байланыс туралы түсінік

Кері байланыс .

    Электрондық күшейткіштер мен құрылғылардағы кері байланыс деп осы күшейткіш каскадтың немесе құрылғының шығысынан оның кірісіне арнайы электр тізбегі арқылы шығыс сигналдың бір бөлігін беруді айтады.

Кері байланыс теріс және оң кері байланыс болып екіге бөлінеді. Теріс Кері байланыс күшейткіштердің жұмысын тұрақтандыру үшін колданылады. Көптеген автотербелмелі генераторлардың жұмысы оң кері байланысты пайдалануға негізделген. Тербелісті генерациялау және күшейту коэффициентін тұрақтандыру мақсатында шығысқа шығыс сигналдар бөлігін өткізу.

Кері байланыс терендігі

Кері байланыс терендігі — кері теріс байланыстың күшейткіштің күшейтуін көрсететін шама: 1 + βК; мұндағы β — кері байланыс тізбегінің кернеу бойынша беру коэффициенті, К — күшейткіштің кері байланыспен қамтылған бөлігінің күшейту коэффициенті.

• Оң кері байланыс бойынша:

βК < 1 жағдайында, кері байланыс күшейтуді арттырады;

βК> 1 жағдайында, күшейткіш өшпейтін тербеліс генераторына айналады.

 Кері байланысты хабар тарату жүйелері

Кері байланысты хабар тарату жүйелері. Байланыс арнасымен берілетін мәліметтің дәлдігін арттыру үшін мәліметтерді кейін қарай беруге арналған қосымша арналар колданылады. Яғни, берілген мөліметтің дұрыс жеткенін тексеру үшін қосымша арна пайдаланылады.

Ақпарат көзінен мәлімет  тіке арна арқылы қабылдаушыға жетеді. Қабылдау орнында алынған мәліметтің дұрыс екенін тексеру үшін кері арнамен  хабар беруші қурылғыға жетіп, сол  жерде берілген мөлімет пен қабылдаушыдан  қайтып келген мәлімет салыстырылып, оның дұрыс болатыны анықталса, онда келесі хабар жіберіледі. Ал егер дұрыс  болмаса, мұның алдында берілген хабар қайталанады. Мұндай қайталану  берілген хабар мен кері қайтып келген хабар бірдей болғанша жүреді.

Екінші жагдайда қабылдау орны қабылданган мәліметтің дұрыс  екенін тексеріп, егер ол дұрыс болса, қабылдап, дұрыс болмаса, кері арнамен  қайтарып жібереді. Сонда хабар беруші дұрыс қабылданбаган хабарды  қайталап береді. Кері байланысты пайдалану  арқылы арналардың сипаттамалары талданып, қай арнаның қандай байланысқа пайдалы  екені бағаланып, бөгеулердің сипаттамаларына  байланысты берілетін артық мәліметтер мөлшері реттеледі.

Берілген мәліметтердің  дұрыс жіберілгені қай жерде  тексерілетініне және тексерудің әр түрлі әдістерін қолдануга байланысты кері байланысты сигнал беру жүйесі бірнеше түрге бөлінеді. Олар: ақпаратгық кері байланыс жүйесі, шешуші кері байланыс жүйесі және аралас кері байланыс жүйесі.

Кері байланыс дегеніміз  – шыға берісіндегі пайдалы күшейтілген  сигнал энергиясының бөлігі кірісіне берілген күшейткіштің шығуымен, кіруі  арасындағы байланыс. Кері байланыстың  оң және теріс түрлері бар. Оң кері байланысты генераторлы каскадта қолданылады, ал теріс кері байланысты жиі қолданылады.

Кері байланысты күшейткіштің жұмысының тұрақтандыруын арттыруда  қолданылады, ол кезде кері байланыс пайдалы болады. Кері байланыс кері байланыс коэффицентімен сипатталады:

; U_шығ=U_с – U_кб

Кері байланыс тізбегі  - негізгі тізбектің шығу, кіру арасындағы байланысты атқаратын тізбек.

2. Кері байланысы бар тізбектің жіберу функциялары.

Кернеу бойынша жеткізу  коэфиценті.

1.1а суретінде көрсетілген  схема бойынша кернеудің кері  байланысын анықтаймыз және оның  кері байланысты күшейткішпен  күрделі төртполюстікті кері  байланыстың негізгі параметрлеріне  тигізетін әсерлерін талдаймыз.  Мұндай кері байланыс үшін келесі формуланы қарастырамыз (1 сурет, а):

Сурет 2

сонда шығыс кернеудің формуласын 2 суретке қарап жазуға болады:

Мұнда    – кернеудің операторлы жеткізу коэфиценті.

Операторлық түрін U_ос(р) жеткізу коэфицентінің Н_ос(р) тізбектің кері байланыс үшін жазуға болады:

Ал кернеуді U₁(р) күшейткіштің жеткізу коэфиценті арқылы Н_у(р) жазамыз:

Мұнан есептеу бойынша  кері байланысы бар тізбектің  операторлы жеткізу коэфицентінің  функциясы:

Оператор  р – дан оператор jw көшсек , комплексті жеткізу функциясын аламыз

Осылайша, тізбектің жиіліктік  қасиеттері теңдік өлшемінде  H_у(jw ) тура күшейту коэфицентіне байланыстылығы сияқты Н_ос(jw ) тізбегінің кері байланысына бағынышты болады. Сондықтан, жүйенің негізгі элементін өзгеріссіз қалдырып, барлық тізбектің жиілікті сипаттамасын кең түрде өзгерте отырып, кері байланыс тізбегінің параметрлерін өзгертеміз.

Өрнек H_у(jw)* Н_ос(jw ) = Н_р(jw ) өзімен бірге күшейткіштің комплексті жеткізу функциясын және  кері байланыстың бұзылғандығы туралы  шарт негізінде тізбектің кері байланысын ұсынады(3 сурет а). Н_р(jw) функциясын  кері байланыс топсасы бойынша жеткізу функциясы немесе топсалық күшейткіш деп атайды.

Оң және теріс кері байланыс ұғымдарын енгіземіз. Бұл үғымдар кері байланыспен басты роль атқарады.

Сурет3

Басында ойлағанымыздай, жеткізу  функциялары H_у, Н_ос, Н_р  жиіліктерге тәуелді емес. Мұндай жағдай тізбекте LC – элементтері болмаған жағдайда болады. Бұл кезде Н_р

оң болуы, немесе теріс  те болуы мүмкін. Бірінші жағдайда кіріс және шығыс кернеулерінің арасындағы фаза айырымы, немесе басқаша айтқанда, кері байланыстың топса бойынша айырмасы нолге немесе 2kw- ға тең, k = 0, 1, 2, ... Екінші жағдайда,  Н_р <0 болған кезде, топса бойынша фаза айырмасы ±w ға немесе ±(2k – 1) w -тең.(ескере кететін жайт,  фаза айырмасы ±w  тең болу үшін проводтарды айқастыру керек, мысалы 3 б суреттегі сияқты).

         Егер кері байланысты тізбекте  топсадағы фаза айырымы нолге  тең болса, онда байланыс ОҢ, ал егер фаза айырымы ±w тең болса,  онда мұндай кері байланыс  ТЕРІС деп аталады.

Жіберу функциясы Н_р(jw ) векторлар түрінде кескіндеп және оны комплексті жазықтықта көрсетуге болады.  Оң кері байланыс кезінде вектор Н_р(jw ) оң заттық жарты осте болады,

ал  теріс кері байланыс кезінде – теріс заттық жарты  осте болады.  Оны  жіберу функциясының годографы арқылы суреттеуге болады.  Годограф дегеніміз қисық сызықты  атаймыз, жиілікті w өзгерту кезіндегі вектордың соңын айтамыз (рис.3, в ).

Н_р(jw ) функциясының годограф түріндегі кескіні жиілікке тәуелді кері байланысты айқындауға мүмкіндік береді.

Кері байланыс оң деп аталады, егер Н_р(jw )  годографы оң жақта жатса, теріс деп аталады – егер комплексті жазықтықтың сол жарты жазықтығында жататын болса.

Теріс кері байланыс күшейту коэфицентін тұрақтандыру, жиіліктік сипаттамаларды коррекциялау үшін қолданылады; оң кері байланыс тізбектің тұрақсыздығының себебі болып табылады. Түсіндіре кеттін болсақ.  Н_ос және H_у – оң заттық сандар болсын. Онда H_у* Н_ос = 1, яғни Н_ос = 1w H_у  тең болған жағдайда, жеткізу функциясының мәні шексіздікке ұмтылады. Бұл шексіз кішкентай амплитуда мәндері кезінде кіріс кернеуі u_вx(t)  шығыс кернеуінің u_выx(t)  амплитуда шексіз өсетіндігін білдіреді. Бұл жағдайда керi байланыспен тізбектің өздiгiнен қозуы түсе бастайды. Сондықтан кері байланыспен тізбекті проекциялау кезінде басты тапсырмалардың бірі олардың тұрақтылығы алынады.

Осылайша, тұрақсыздық пен  өздігінен қозу терминдері бір-біріне синоним болып табылады.

 

3. Найквистің тұрақтылық критериі.  
             Найквист критериі  ажыратылған бұғаудың қасиеттерiне арналған керi байланыспен тізбектің орнықтылығы туралы талдауға рұқсат бередi (рис3, а).

Ажыратылған тізбектің жеткізу  функциясы, немесе топсалық күшейткіш 

 

Бұдан сипаттамалық теңдік шығады:

Егер жиілігі w ға тең табылатын болса, ол үшін вектордың H_р(jw ) соңы (1,j0) координаталарға сәйкес келетін болса, онда бұл жиілік кезінде тізбекте өздігінен қозу пайда болады. Сонда годографтан қарап-ақ тізбек тұрақты немесе тұрақсыздығы туралы білуге болады.  Ал бұл үшін Найквист критериін пайдаланамыз, ол келесідей түрде айтылады: егер жеткізу функциясының ажыратылған тізбектің годографы координата (1, j0) нүктелерін қамти алмаса, онда тізбектің қосылған кезіндегі жағдайы тұрақты болып есептеледі. Алдыңғы жағдайда, годограф  H_р(w ) (1, j0) қамтыған кезді,  тізбек орнықсыз.  Найквист критериін пайдалана отыырп, кері байланысты тізбектің өздігінен қозу шартын оңай алуға болады. H_р(jw ) өрнегін мына түрде жазатын болсақ:

мұнда  – жеткізу функцияларының модулдері ;  ,   – сәйкесiнше элемент негiзiнде және керi байланыс тiзбекте фазалық ығысулар.

Абциссалардың осиниң годографтарының  қиылысуының |H_р(jw)|  кезіндегі   Re[H_р(jw)]  мынадай шарттар негізінде жазуға болады:

Условия пересечения годографом оси абсцисс Re[H_р(jw )] при |H_р(jw )|   1 можно записать в виде двух условий:

1) фаза баланс шарты , где п = 0, 1, 2,...;

2) амплитудалық шарт

Теңсiздiктiң орындауы өздiгiнен  қозудың бастапқы кезеңi үшiн тән  өспелi амплитудамен тербелiстердi пайда  болудың режимiне сәйкес келедi.

H_у(w ) **H_ос(w ) = 1

теңдіктің орындалуы генерация  режиміне гармониялық кернеу жиілік бойынша тұрақты амплитудамен  сәйкес келеді және амплитуда балансы  деп аталады.

фазалар балансының теңдеуi керi байланыспен тізбектің өздiгiнен  қозуында болған жиiлiктi анықтауға  рұқсат бередi, фазалар балансының теңдеуi керi байланыспен тізбектің өздiгiнен қозуында болған жиiлiктi анықтауға рұқсат бередi, ал амплитудалар баланның теңдеуi тұрақты тәртiпте амплитуда u_вых(t) шығарылатын тербелiстi шамасын анықтауға мүмкiншiлiк бередi.

Рауса — Гурвицтің  тұрақтылық критериі. 
 
Ол орнықтылық алгебралық критерийге жатады және коэфиценттердің мәніне сәйкес   b_т, b_т–1, ..., b₀   сипаттамалық теңдеу шығады, оның түбірлерін анықтамау арқылы, зерттелінетін тізбек тұрақтылығын қарайды.

Егер сипаттамалық теңдеудiң  полином болса, белгi төмендегiше құрастырады: керi байланыспен тізбек орнықты  болып көрiнедi, Гурвицтiң полиномын  болып көрiнедi. Бұл ретте Гурвицiнiң  полиномының негiзгi қасиетiн пайдаланады: оның тамырлары бәрi кешендi айнымалы ерiтiндi сол жартылай жазықтықта болады.

Михаиловтың тұрақтылық критериі. 
 
Бұл бос тұру және тиiмдi белгi 1938 ал қаласында ұсынылды.. Михайлов және оның Гурвицтiң полиномының аргументтерiнiң мiнез-құлығын мiнезiнде (jw ) V жиiлiк w нөлден өзгерiсiнде шексiздiкке дейiн негiзделедi.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Қорытынды

 Электр  энергиясын   қолдану  бізге   барлық  іс-әрекеттерді жақ-сартуға   өнеркәсіпке   жаңа   автоматтандырылған   технологиялық процестер   енгізіп,  жаңа   қажеттіліктерде  құрылған   технологиялар нақты  өнім  түрін жылдам және жеңіл түрде  тудыратын болды.Электр энергиясы  өиірдің  барлық салаларында   соншалықты кең таралуының басты   себебінің  бірі─электромагниттік   энергияны  өте аз шығынмен  алыс  қашықтыққа  беру  және  оны  энергияның  басқа  да  түрлеріне: механикалық, жарық,  жылу, химиялық  және т.б. түрлендіру  ыңғайлы. «Электр тізбегінің  негіздері» ─ тізбектер  мен  өріс-тердегі  өтетін  электромегниттік   процестерді  сандық  және  сапалық жағынан  оқып  үйренуді  көрсетеді.Физика  және  жоғары  математика курстарына  негізделген   бұл  курс, осы  заманғы   электротехникалық құрылымдардың   әртүрлі  кең  кластарына  қолданылатын  инженерлік есептеулер  және  талдау  әдістеріне  толы. Сонымен  қатар  ЭТН өнді-ріске   қажетті   болашақ  мамандарының  электротехника  мен   радио-техникадан  ғылыми   көзқарастардың  қалыптасып   жетілуінде   аса иаңызды   рөл  атқарады.ЭТН  курсында  электрлік  және  магниттік   құбылыстарды  екі тә-сілмен  сипаттап  жазу  қолданады.Оның  бірі т  ізбектер  теориясы, ал екіншісі  өріс  теориясы.Тізбектер  теориясында   нақты электротехникалық құрылымдарды  жобамен идеялизацияланған схемалармен  ауыстыру қолданылады.Бұл схема   анықталуға  тиісті  кернеулер  және токтары бар тізбектің  бөлік-терінен  тұрады. Инженерлік  практикада, тізбектер  теориясы  аралық токтар  арасындағы   кернеуді   есептеуге  жүгінбей-ақ, қарастырылып отырған  тізбектің  бөлігінің  ұштарының арасындағы  кернеуді тікелей дәл  анықтауға   мүмкіндік  береді.Өтіс  теориясы  кеңістік  пен  уақыттағы   нүктеден  нүктеге дейінгі электрлік   және магниттік шамалардың өзгерісін   зерттейді.Ол электр-лік  және  магниттік  өрістердің  кернеуліктерін  электр  энергиясының сәуле   шығарумен,көлемдік  зарядтың  таралуы,токтардың   тығыздық-тары  және  т.б.  зерттеумен  шұғылданады. Электр  тізбегі   деп ─ электр  тогын   тудыратын   құралдар   мен обьектілер  жиыны,  ЭҚК  тогы  және  кернеуі   туралы  түсінік  көрсе-тетін   электромагниттік  процестер.  Тұрақты   ток  тізбегін, қазіргі техникадағы   өз  бағытын  өзгертпейтін,  яғни  ЭҚК  көз  полярлығы  әр  уақытта  тұрақты  тізбегін  айтамыз.

Кері байланыс тізбегі  - негізгі тізбектің шығу, кіру арасындағы байланысты атқаратын тізбек.

Егер кері байланысты тізбекте топсадағы фаза айырымы нолге  тең болса, онда байланыс ОҢ, ал егер фаза айырымы ±w тең болса,  онда мұндай кері байланыс  ТЕРІС деп аталады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Пайдаланылған әдебиеттер:
1. Атабеков Г.И. «Основы теории цепей» Москва 2006г.
2. Лекции по курсу «Основы теории цепей» Томский государственный университет 2007г.
3. http://ndo.sibsutis.ru/bakalavr/sem3/course110/lex14.htm
4. Улахович Д.А. «основы теории линейных электрических цепей» Санкт Петербург, 2009г.