3 ПОБУДОВА БЛОК-СХЕМИ ТА РОЗРОБКА ПРОГРАМИ ПРОВЕДЕННЯ РОЗРАХУНКІВ АЧХ ТА ФЧХ



3.1 Блок-схема



На приведеному нижче рисунку 3.1 зображена блок-схема програми для розрахунку АЧХ і ФЧХ за допомогою формул, приведених в попередніх етапах розрахунково-графічної роботи.





1



2



3



4



5









6







7



 8    9 ,  EMBED Equation.DSMT4 
  10  EMBED Equation.DSMT4 
   11   EMBED Equation.DSMT4 
   12     13 Рисунок 3.1 — Блок-схема розробленої програми



3.2 Пояснення алгоритму роботи програми



Відповідно до даних рисунку 3.1, дамо роз’яснення щодо роботи програми.

У блоці № 2 оголошуються функції користувача, що використовуються у подальшій роботі програми, за допомогою прототипів функцій.

У блоці № 3 на екран виводяться початкові дані для розрахунків за допомогою функції користувача.

Потім в програмі оголошуються змінні, що містять початкові дані, і їм присвоюються значення, що і зображено в блоці № 4.

Дії, що стосуються параметрів контуру, виконуються у блоках № 5 і № 6: спочатку розраховуються значення параметрів у головній функції, а потім виводяться на екран за допомогою функції користувача.

Далі у головній функції виводиться шапка таблиці з результатами, що показано у блоці № 7.

Після цього у головній функції розміщений цикл for (блок № 8), в тілі якого виконуються такі дії:

блок № 9 — розраховує і повертає у головну функцію значення АЧХ, розраховане за допомогою формули (1.7);

блок № 10 — розраховує і повертає у головну функцію значення ФЧХ, знайдене згідно до формули (1.9);

блок № 11 — знаходить для кожного значення розстройки частоту в герцах згідно формули:



; (3.1)



блок № 12 — виводить на екран результати роботи програми у вигляді таблиці.

Виконання тіла циклу починається зі значення розстройки , і виконується доти, поки не досягне значення із кроком 0.5.

Також у програмі використовується функція користувача що виводить на екран задану кількість пробілів. Це використовується для того, щоб дані виводились по центру екрана.



3.3 Розробка програми для проведення розрахунків АЧХ та ФЧХ заданого зв’язаного контуру



Відповідно до блок-схеми (рис. 3.1) розробимо програму, яка повинна розрахувати омега, АЧХ та ФЧХ , а також вивести таблицю з цими результатами (рис. 3.5).



#include

#include

#include



float dobrotnist(float, float, float);

float con(float, float);

float zvyazok(float, float); float rez(float, float); float hi(float, float); float omega(float,float,float); float ach(float, float); float fch(float, float); void main(void) { clrscr(); float c, ck, l, kzv, lzv, q, x, i, a, f, r, w0, w; c=7e-9; r=15; lzv=50e-9; l=240e-6; ck=con(c,lzv); q=dobrotnist(l,ck,r); kzv=zvyazok(lzv,l); x=hi(q,kzv); w0=rez(l,ck); printf("\n\n\n\n\n HARAKTERISTIKA ZV’JaZANIH KONTURІV\n\n\n\n\n");

getch();

clrscr();

printf("\n\n\n");

printf(" Dani dlja rozrahunkiv \n\n\n");

printf(" T==========T===========T==========T===========\n");

printf(" L1,L2(Gn) C1,C2 (F) R1,R2(om) Cзв (F) \n");

printf(" +==========+===========+==========+===========\n");

printf(" %1.6f%1.9f %2.0f %1.9f\n", l, c, r,lzv);

printf(" ==========================================-\n\n\n");

printf(" Rozrahovani dani \n\n\n");

printf(" г======T=====T============\n");

printf(" Q X w0 (rad/s) \n"); printf(" ======+=====+============\n"); printf(" %2.3f %1.3f %6.0f \n", q, x, w0); printf(" L=======================-\n"); getch (); clrscr(); printf(" Rozrahovani dani KSI, OMEGA, AChH ta FChH \n"); printf(" г=========T==========T==========T==========\n");

printf(" KSI OMEGA AChH FChH \n");

printf(" X=%1.2f X=%1.2f \n", x, x);

printf(" =========+==========+==========+==========\n"); for(i=-4; i<=4.4; i=i+0.4) { a=ach(x,i); f=fch(x,i); w=omega(i,q,w0); printf(" %5.2f %5.0f %2.6f %2.6f \n", i, w, a, f); } printf(" L=======================================-"); getch(); } float con(float l, float lzv) { return (l+lzv)*(l+lzv); } float dobrotnist(float l, float ck, float r) { return sqrt(l/ck)/r; } float zvyazok(float lzv, float l) { return lzv/sqrt((l+lzv)*(l+lzv)); } float hi(float q, float kzv) { return q*kzv; } float ach(float x, float i) { return 2*x/sqrt(pow((1+x*x-i*i),2)+4*i*i); } float fch(float x, float i) { return 3.14/2-atan(2*i/(1+x*x-i*i)); } float omega(float i, float q, float w0) { return (i*w0+sqrt(pow(i,2)*pow(w0,2)+4*pow(q,2)*pow(w0,2)))/(2*q); } float rez(float l, float ck) { return 1/sqrt(l*ck); } Рисунок 3.5 - Програма розрахунків , АЧХ та ФЧХ



3.4 Перевірка програми на працездатність



При запуску, програма запропонує по черзі ввести значення номіналів елементів (), а також узагальнене розладнання ( та ). Введемо ці значення та натиснемо клавішу ENTER (рис. 3.6).Текст отриманий за допомогою перенаправлення виводу результату роботи програми у текстовий файл.



|----------------------------------------------------------------------|

| Вихiднi данi для розрахункiв |

|----------------------------------------------------------------------|

| L контура | L зв'язку | C контура | R контура |

|----------------------------------------------------------------------|

| 50 мкГн | 240мкГн | 5 нФ | 17 Ом |

|----------------------------------------------------------------------|

|-----------------------------------|

| Параметри контуру |

|-----------------------------------|

| Резонансна частота - 7.715* |

|-----------------------------------|

| Добротнiсть контуру - 12.344 |

|-----------------------------------|



Рисунок 3.7 - Перевірка правильності введення даних

Побачивши таблицю з нашими даними, натискаємо ENTER і отримуємо таблицю значень , , АЧХ та ФЧХ (рис. 3.7). Текст отриманий за допомогою перенаправлення виводу результату роботи програми у текстовий файл.



Результати роботи програми

|-----------------------------------------------------------|

| Розстройка | АЧХ | ФЧХ | Частота |

|-----------------------------------------------------------|

| -4.0 | 0.939322 | 0.093490 | 307917.2813 |

|-----------------------------------------------------------|

| -3.5 | 0.999296 | 0.833683 | 311858.7500 |

|-----------------------------------------------------------|

| -3.0 | 0.929145 | 0.477257 | 315855.2188 |

|-----------------------------------------------------------|

| -2.5 | 0.710141 | 3.043149 | 319906.8750 |

|-----------------------------------------------------------|

| -2.0 | 0.988290 | 2.540243 | 324013.8750 |

|-----------------------------------------------------------|

| -1.5 | 0.887355 | 2.159051 | 328176.3125 |

|-----------------------------------------------------------|

| -1.0 | 0.788313 | 1.905288 | 332394.3125 |

|-----------------------------------------------------------|

| -0.5 | 0.729712 | 1.722886 | 336667.9063 |

|-----------------------------------------------------------|

| 0.0 | 0.710938 | 1.570000 | 340997.1875 |

|-----------------------------------------------------------|

| 0.5 | 0.729712 | 1.417114 | 345382.1250 |

|-----------------------------------------------------------|

| 1.0 | 0.788313 | 1.234712 | 349822.7188 |

|-----------------------------------------------------------|

| 1.5 | 0.887355 | 0.980949 | 354318.9375 |

|-----------------------------------------------------------|

| 2.0 | 0.988290 | 0.599757 | 358870.6875 |

|-----------------------------------------------------------|

| 2.5 | 0.953750 | 0.096851 | 363477.9063 |

|-----------------------------------------------------------|

| 3.0 | 0.747330 | 2.780535 | 368140.4375 |

|-----------------------------------------------------------|

| 3.5 | 0.537862 | 2.473926 | 372858.1875 |

|-----------------------------------------------------------|

| 4.0 | 0.391555 | 2.282515 | 377630.9063 |

|-----------------------------------------------------------|



Рисунок 3.8 - Таблиця значень , , АЧХ та ФЧХ



3.5 Побудова графіків АЧХ та ФЧХ



За даними таблиці побудуємо графіки АЧХ та ФЧХ відповідно відгуку програми. Для цього використаємо пакет Zgraphiks. (рис. 3.9 і 3.10).



Рисунок 3.9 - графік АЧХ



Рисунок 3.10 - Графік ФЧХ

3.6 Перевірка знайдених характеристик за допомогою пакету MathCad



За допомогою пакету програм для обробки математичних даних ми перевірили дієздатність програми, виконавши аналогічні розрахунки і звіривши результати.

Введемо номінали елементів та узагальнене розладнання (рис. 3.11). Данi вiзьмемо iз табл. (1.1) С, R, L, ,:



Рисунок 3.11– Введеннi даннi



Після цього, на підставі введених данних, розраховуємо параметри контура: резонансна частота (1.9) характеристичний опір (1.6), добротність контуру Q (1.5), коефіцієнт зв’язку Kзв (1.11), фактор зв’язку (1.13):



Рисунок 3.7 — Формули параметрів контуру



Потім вводимо формули функціональної залежності виразів АЧХ та ФЧХ від значення розстройки, записані згідно формул (1.7) та (1.9) відповідно. Це iзображено на рис. (3.17), (3.18):





Рисунок 3.17 — Вирази функціональної залежності АЧХ від значення розстройки



Рисунок 3.18 — Вирази функціональної залежності ФЧХ від значення розстройки



Виконавши всі попередні дії, ми можемо вказати діапазон значень розстрочки та побудувати таблиці значень АЧХ, ФЧХ та частоти відповідно до кожного значення розстройки. Виведемо значення у таблицю за допомогою пакету MathCad (рис. 3.18):



Рисунок 3.18 – таблиця значень

Згідно з даними, наведеними у таблиці, можна накреслити графіки функцій за допомогою пакету MathCAD. Ці графіки приведені на рисунках нижче:





Рисунок 3.19 - Графік АЧХ



Рисунок 3.20 - Графік ФЧХ

















Початок



Оголошення функцій користувача



Виведення вихідних даних на екран



Присвоєння значень елементам контура



Розрахунок

параметрів

контура



Вивід значень параметрів контура



7



6



Виведення шапки таблиці



ksi (-4; 4; 0.5)



Розрахунок АЧХ



Розрахунок ФЧХ



Розрахунок частоти



Виведення

результату



Кінець