Circuito eléctrico con transformada de Fourier

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Estoy trabajando en mis tareas de Circuitos Eléctricos. Uno de los ejercicios dice: "Use el método de transformación de Fourier para calcular \ $ v_0 (t) \ $" El circuito es este:

donde \ $ v_g = 36sgn (t) \ $, y \ $ sgn (t) \ $ es el signo de \ $ t \ $ (devuelve 1, -1 o 0). Bueno, mi problema es el siguiente. Consulté mi tabla de Transformadas de Fourier y encontré que $$ V_g (\ omega) = 36 \ cdot \ dfrac {2} {j \ omega} $$ Sin embargo, no sé cómo calcular \ $ \ omega \ $. Lo necesito para calcular el \ $ V_g \ $ y también \ $ Z_C \ $. Sé que si, por ejemplo, \ $ v_g (t) = A \ sin (kt) \ $, entonces \ $ k = \ omega \ $. Pero en este caso estoy completamente perdido.

¿Cómo puedo hacerlo? Gracias de antemano!

    
pregunta VictorSeven

2 respuestas

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Sin embargo, no sé cómo calcular ω

No hay razón para calcular \ $ \ omega \ $. Su enfoque debe ser encontrar la representación en el dominio de la frecuencia del voltaje de salida, \ $ V_o (j \ omega) \ $, y transformar que de nuevo al dominio de tiempo.

En el dominio de la frecuencia y por división de voltaje

$$ V_o (j \ omega) = V_g (j \ omega) \ dfrac {60k \ Omega || \ frac {1} {j \ omega 2 \ mu F}} {12k \ Omega + 60k \ Omega | | \ frac {1} {j \ omega 2 \ mu F}} $$

    
respondido por el Alfred Centauri
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Los voltajes y corrientes en el circuito no oscilan a una sola frecuencia $ \ omega $. La tabla de transformación de Fourier le indica que $ v_g (t) $ en este caso puede escribirse como la superposición

$$ v_g (t) = \ frac {1} {2 \ pi} \ int \ limits _ {- \ infty} ^ \ infty V_g (\ omega) e ^ {j \ omega t} \, d \ omega = \ frac {1} {2 \ pi} \ int \ limits _ {- \ infty} ^ \ infty \ frac {36 \ times 2} {j \ omega} e ^ {j \ omega t} \, d \ omega. $$

Recordando que el voltaje obedece al principio de superposición, ¿ves qué hacer desde aquí?

Expansión de lo anterior: Olvídese por el momento que le pidieron que computara la respuesta a \ $ v_g (t) \ $; en su lugar, suponga que el voltaje de activación es \ $ \ tilde {v} _g (t) = A_g e ^ {j \ omega t} \ $. Esto es lo que mencionó en su pregunta original, aunque aquí he cambiado a usar la notación fasor compleja. Tenga en cuenta que \ $ A_g \ $ puede ser complejo: \ $ A_g = | A_g | e ^ {j \ phi_g} \ $.

Al utilizar las leyes de bucle de Kirchoff y lo que sabe acerca de las impedancias de las resistencias y los condensadores, debería poder encontrar la tensión sinusoidal en la resistencia de 60 kΩ:

$$ \ tilde {v} _0 (t) = A_0 e ^ {- j \ omega t}, $$

donde \ $ A_0 \ $ es otro número complejo. Encontrarás que

$$ A_0 = f (\ omega) A_g $$

para alguna función \ $ f (\ omega) \ $ [pista: será una función racional de \ $ \ omega \ $].

¿Qué significa esto? Bueno, su tabla de Fourier le ha dicho que el voltaje de activación \ $ v_g (t) = 36 \ mathrm {sgn} (t) \ $ tiene un componente oscilatorio \ $ A_g e ^ {j \ omega t} \ $ con \ $ A_g = V_g (\ omega) = 36 \ times 2 / j \ omega \ $. Por lo tanto, el voltaje \ $ v_0 (t) \ $ tiene un componente oscilatorio \ $ A_0 e ^ {j \ omega t} \ $ con \ $ A_0 = V_0 (\ omega) = f (\ omega) V_g (\ omega) PS Por lo tanto, \ $ v_0 (t) \ $ debe estar dado por

$$ v_0 (t) = \ frac {1} {2 \ pi} \ int \ limits _ {- \ infty} ^ \ infty V_0 (\ omega) e ^ {j \ omega t} \, d \ omega = \ frac {1} {2 \ pi} \ int \ limits _ {- \ infty} ^ \ infty f (\ omega) V_g (\ omega) e ^ {j \ omega t} \, d \ omega. $$

Dependiendo de las expectativas de su profesor / graduador, se espera que encuentre una expresión analítica para esta integral.

    
respondido por el Photocurrent

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