Bepaal welke vorm bij de bewerking past: rechthoekig a + jb voor optellen en aftrekken, pool r∠θ voor vermenigvuldigen, delen, machten en wortels.
Werk uit met j² = −1; deel door teller en noemer te vermenigvuldigen met de geconjugeerde van de noemer.
Reken om met r = √(a² + b²) en θ uit een schets van het punt (controleer het kwadrant), en terug met a = r cos θ, b = r sin θ.
Gebruik voor machten De Moivre, (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ; noteer voor zⁿ = R∠φ alle n wortels R1/n∠((φ + 360°k)/n).
Wisselstroomimpedantie en fasoren
Impedanties
ZR = R, ZL = jωL, ZC = 1/(jωC)
Hoekfrequentie
ω = 2πf
Modulus en hoek
|Z| = √(R² + X²), φ = atan(X/R)
Wet van Ohm met fasoren
V = I·Z
Methode
Reken de frequentie om: ω = 2πf.
Bereken elke reactantie: XL = ωL en XC = 1/(ωC).
Tel impedanties op zoals weerstanden, met Z = R + jX.
Bereken de grootte |Z| = √(R² + X²) en de hoek φ = atan(X/R), en gebruik daarna de wet van Ohm met fasoren.
Wisselstroomvermogen en arbeidsfactor
Werkelijk vermogen
P = V·I·cos φ
Blindvermogen
Q = V·I·sin φ
Schijnbaar vermogen
S = V·I = √(P² + Q²)
Arbeidsfactor
pf = cos φ = P/S
Compensatiecondensator
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(ωV²)
LC-resonantie, Q-factor en bandbreedte
Eigenfrequentie
ω0 = 1/√(LC), f0 = 1/(2π√(LC))
Energie
W = ½CV0² = ½Cv² + ½Li²
Piekstroom
Imax = V0√(C/L)
Kwaliteitsfactor
Q = 2π·(energy stored)/(energy lost per cycle)
Serie-RLC
Q = (1/R)√(L/C), BW = R/(2πL)
Parallel-RLC
Q = R√(C/L), BW = 1/(2πRC)
Bandbreedte
BW = f2 − f1 = f0/Q, f0 = √(f1f2)
Halfvermogensfrequenties
f1,2 = f0(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q))
Tank met spoelweerstand r
RD = L/(C·r) = Q²·r
Afname van de amplitude
e−Rt/(2L)
Methode
Zoek eerst de resonantiefrequentie: ω₀ = 1/√(LC) en f₀ = ω₀/(2π).
Bepaal of de schakeling serie of parallel is: serie Q = (1/R)√(L/C), parallel Q = R√(C/L).
Gebruik BW = f₀/Q voor de bandbreedte, of de snelle formules R/(2πL) (serie) en 1/(2πRC) (parallel).
Gebruik bij energievragen dat de totale energie ½CV₀² in een ideale LC-schakeling constant blijft en elke kwartperiode heen en weer gaat tussen C en L.
Draaistroomvermogen
Sterschakeling (Y)
VL = √3·Vph, IL = Iph
Driehoekschakeling (Δ)
VL = Vph, IL = √3·Iph
Totaal werkelijk vermogen
P = √3·VL·IL·cos φ = 3·Iph²·R
Schijnbaar vermogen en blindvermogen
S = √3·VL·IL, Q = P·tan φ
Compensatiecondensatoren
QC = P(tan φ1 − tan φ2), C = QC/(3ωV²)
Spanning over elke condensator
Δ: VL Y: VL/√3
Opgenomen motorvermogen
Pin = Pout/η
RC- en RL-schakelverschijnselen
Tijdconstante
τ = RC | τ = L/R
Respons
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Condensator bij gelijkstroom
open klemmen; vC kan niet verspringen
Spoel bij gelijkstroom
kortsluiting; iL kan niet verspringen
Eindtoestand
t ≈ 5τ
Methode
Bepaal de beginwaarde vlak na het schakelen: een condensatorspanning en een spoelstroom kunnen niet verspringen.
Bepaal de eindwaarde lang na het schakelen: een condensator gedraagt zich als een open keten, een spoel als een kortsluiting.
Bepaal de tijdconstante: τ = RC of τ = L/R, met de weerstand die de condensator of spoel ziet.
Gebruik x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ.
Thévenin en Norton
Thévenin-spanning
Vth = Vopen circuit
Thévenin-weerstand
Rth: alle bronnen uit, gezien vanaf a–b
Norton-stroom
IN = Vth/Rth
Belastingsstroom
IL = Vth/(Rth + RL)
Maximale vermogensoverdracht
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)
Methode
Haal de belasting weg en markeer de twee klemmen a en b.
Bepaal de openklemspanning tussen a en b: dit is Vth.
Schakel alle onafhankelijke bronnen uit en bepaal de weerstand gezien vanaf a–b: dit is Rth.
Zet de belasting terug op het vervangingsschema: Vth in serie met Rth.
Reken voor het Norton-equivalent om: IN = Vth/Rth, met RN = Rth parallel.
2Oefenopgaven
1.Complexe getallenGemiddeld
Bepaal het argument θ van z = 9 − j8 in graden, als hoofdwaarde tussen −180° en 180°.
z = 9 − j8
θ = °
2.Complexe getallenMoeilijk
De wortels van zⁿ = w met n = 6 en w = 64∠0° zijn zk = R1/n∠((φ + 360°·k)/n), k = 0, 1, …, 5. Bepaal het argument van z₁ in graden, tussen −180° en 180°.
w = 64∠0°n = 6k = 1
θ₁ = °
3.Wisselstroomimpedantie en fasorenGemiddeld
Een weerstand en een condensator zijn parallel aangesloten op een voeding van 50 V (rms), 60 Hz. Vind de grootte van de impedantie |Z|.
V = 50 V (rms)f = 60 HzR = 60 ΩC = 10 µF
|Z| = Ω
4.Wisselstroomimpedantie en fasorenMoeilijk
Een serie-RLC-schakeling heeft R = 1 Ω, L = 10 mH en C = 2,2 µF. Vind de bandbreedte B (de breedte van de band tussen de halfvermogensfrequenties), in Hz.
R = 1 ΩL = 10 mHC = 2,2 µF
B = Hz
5.Wisselstroomvermogen en arbeidsfactorGemiddeld
Twee belastingen zijn parallel aangesloten op een eenfasige voeding van 240 V: een belasting van 10 kW met een inductieve arbeidsfactor van 0,85 en een verwarmingselement van 17 kW (arbeidsfactor 1). Vind de totale stroom I die uit de voeding wordt opgenomen.
Een eenfasige belasting neemt 20 kW op bij een inductieve arbeidsfactor van 0,8 uit een voeding van 400 V, 60 Hz. Een parallel geschakelde condensator verhoogt de arbeidsfactor tot 0,95. Vind het blindvermogen QC dat de condensator moet leveren.
P = 20 kWpf1 = 0,8pf2 = 0,95V = 400 Vf = 60 Hz
QC = kvar
7.LC-resonantie, Q-factor en bandbreedteGemiddeld
In een ideale LC-schakeling met L = 47 µH en C = 470 nF is de condensator op t = 0 volledig opgeladen. Hoe lang duurt het tot alle energie in de spoel zit? Geef t in µs.
L = 47 µHC = 470 nF
t = µs
8.LC-resonantie, Q-factor en bandbreedteMoeilijk
Een opgeladen condensator van 2,2 nF ontlaadt over een spoel van 100 µH met een totale serieweerstand van 2 Ω, zodat de oscillatie langzaam uitdooft. De amplitude neemt af als e−Rt/(2L). Hoeveel perioden n verstrijken voordat de amplitude is gehalveerd? (De verliezen zijn klein, dus de frequentie is f₀.)
L = 100 µHC = 2,2 nFR = 2 Ω
n =
9.DraaistroomvermogenGemiddeld
Een driefasige inductiemotor levert bij vollast 90 kW mechanisch vermogen. Bij deze belasting is het rendement 93% en de arbeidsfactor 0,8 inductief. Het net heeft een lijnspanning van 415 V. Vind de lijnstroom IL.
Pout = 90 kWη = 93%cos φ = 0,8VL = 415 V
IL = A
10.DraaistroomvermogenMoeilijk
Een symmetrische driefasige belasting neemt 150 kW op bij een inductieve arbeidsfactor van 0,78 uit een net van 480 V (lijnspanning), 60 Hz. Een driefasige condensatorbank parallel aan de belasting moet de totale arbeidsfactor verhogen tot 0,95 inductief. Het werkelijk vermogen blijft gelijk. De condensatoren zijn in ster geschakeld. Vind de capaciteit Cph van elke condensator in µF.
P = 150 kWpf1 = 0,78pf2 = 0,95VL = 480 Vf = 60 Hz
Cph = µF
11.RC- en RL-schakelverschijnselenGemiddeld
De spoel voert geen stroom voordat de schakelaar op t = 0 sluit. Vind de spanning vL over de spoel op t = 5 ms.
Vs = 5 VR = 10 ΩL = 22 mHt = 5 ms
vL = V
12.RC- en RL-schakelverschijnselenMoeilijk
Vlak voordat de schakelaar op t = 0 sluit, staat er 6 V over de condensator met de aangegeven polariteit. Vind de condensatorspanning vC op t = 500 ms.
Vs = 12 VR = 6,8 kΩC = 220 µFvC(0) = 6 Vt = 500 ms
vC = V
13.Thévenin en NortonGemiddeld
Vind de Thévenin-weerstand Rth gezien vanaf de klemmen a–b.
V1 = 30 VR1 = 12 ΩR2 = 15 ΩR3 = 3 Ω
Rth = Ω
14.Thévenin en NortonMoeilijk
Een belasting RL = 15 Ω is aangesloten over a–b. Gebruik een Thévenin-equivalent om het vermogen PL in de belasting te vinden.
In het getoonde serie-RLC-banddoorlaatfilter staat de uitgang over R = 100 Ω, met L = 5 mH en C = 0,1 µF. Bepaal de kwaliteitsfactor Q.
R = 100 ΩL = 5 mHC = 0,1 µF
Q =
16.Bodediagrammen en margesMoeilijk
Een lus met eenheidsterugkoppeling heeft de open-lus-overdrachtsfunctie L(s) = 24/(s(s + 4)(s + 6)). Bepaal de faseomslagfrequentie ω180, waar ∠L(jω) = −180°.
L(s) = 24/(s(s + 4)(s + 6))
ω180 = rad/s
3Oplossingen
1.Complexe getallen
Antwoord: θ = −41,63 °
Poolvorm: z = r∠θ = r(cos θ + j sin θ) = r·ejθ, met r = |z| en θ = arg z. Terug naar de rechthoekige vorm: a = r cos θ, b = r sin θ. Voor het argument is het kwadrant nodig: θ = atan(b/a) alleen als a > 0; voor a < 0 tel je 180° op of trek je 180° af. In poolvorm is vermenigvuldigen eenvoudig: vermenigvuldig de moduli en tel de argumenten op; bij delen deel je de moduli en trek je de argumenten af.
Kwadrant
a = 9, b = −8 → IV
Referentiehoek
α = atan(8/9) = 41,63°
Argument
θ = −α = −41,63°
Antwoord
θ = −41,63°
In poolvorm is z = 12,04∠−41,63°.
2.Complexe getallen
Antwoord: θ₁ = 60 °
De Moivre en wortels: (r∠θ)ⁿ = rⁿ∠nθ. De vergelijking zⁿ = R∠φ heeft precies n wortels, allemaal met modulus R1/n, bij de argumenten (φ + 360°·k)/n voor k = 0, 1, …, n − 1: ze liggen gelijkmatig verdeeld op een cirkel, 360°/n uit elkaar. Een kwadratische vergelijking z² + pz + q = 0 met p² < 4q heeft de complexe wortels z = −p/2 ± j√(q − p²/4); een polynoom met reële coëfficiënten heeft zijn complexe wortels altijd in geconjugeerde paren a ± jb.
Modulus van de wortels
641/6 = 2
Argument van de wortel
θ₁ = (0° + 360°·1)/6 = 60°
Argument
θ₁ = 60°
Antwoord
θ₁ = 60°
De 6 wortels liggen op de cirkel met straal 2, 60° uit elkaar.
3.Wisselstroomimpedantie en fasoren
Antwoord: |Z| = 58,52 Ω
Wisselstroom met fasoren: weerstanden, spoelen en condensatoren hebben impedanties R, jωL en 1/(jωC), met ω = 2πf. In serie tellen impedanties op zoals weerstanden, maar dan als complexe getallen. Effectieve stroom en spanning volgen de wet van Ohm met |Z|.
Reactantie
XC = 1/(ωC) = 1/(2π·60·10·10⁻⁶) = 265,3 Ω
Takstromen
Beide takken zijn rechtstreeks op de voeding aangesloten, dus elke tak krijgt de volle spanning V.
IR = V/R = 50/60 = 0,8333 A
IX = V/XC = 50/265,3 = 0,1885 A
Totale stroom
De stroom door de weerstand is in fase met V en de reactieve stroom is 90° uit fase, dus ze tellen op als de zijden van een rechthoekige driehoek.
I = √(IR² + IX²) = √(0,8333² + 0,1885²) = 0,8544 A
Impedantie
|Z| = V/I = 50/0,8544 = 58,52 Ω
Antwoord
|Z| = 58,52 Ω
4.Wisselstroomimpedantie en fasoren
Antwoord: B = 15,92 Hz
Wisselstroom met fasoren: weerstanden, spoelen en condensatoren hebben impedanties R, jωL en 1/(jωC), met ω = 2πf. In serie tellen impedanties op zoals weerstanden, maar dan als complexe getallen. Effectieve stroom en spanning volgen de wet van Ohm met |Z|.
Resonantiefrequentie
f0 = 1/(2π·√(0,01·2,2·10⁻⁶)) = 1073 Hz
Kwaliteitsfactor
Q vergelijkt de reactantie bij resonantie met de weerstand: Q = ω₀L/R.
Wisselstroomvermogen: het schijnbaar vermogen S = V·I (VA) splitst zich in werkelijk vermogen P = S·cos φ (W), dat nuttig werk doet, en blindvermogen Q = S·sin φ (var), dat heen en weer gaat tussen bron en belasting. De arbeidsfactor is cos φ. Een condensator parallel levert blindvermogen ter plaatse, dus de lijnstroom daalt bij hetzelfde werkelijk vermogen.
Blindvermogen van elke belasting
Een inductieve belasting neemt blindvermogen op (Q > 0); een capacitieve belasting levert het (Q < 0).
Q1 = 10·tan(arccos 0,85) = 6,197 kvar
Q2 = 0 = 0 kvar
Totalen
P = 10 + 17 = 27 kW
Q = 6,197 + 0 = 6,197 kvar
S = √(27² + 6,197²) = 27,7 kVA
Totale stroom
I = S/V = 27702/240 = 115,4 A
Antwoord
I = 115,4 A
6.Wisselstroomvermogen en arbeidsfactor
Antwoord: QC = 8,426 kvar
Wisselstroomvermogen: het schijnbaar vermogen S = V·I (VA) splitst zich in werkelijk vermogen P = S·cos φ (W), dat nuttig werk doet, en blindvermogen Q = S·sin φ (var), dat heen en weer gaat tussen bron en belasting. De arbeidsfactor is cos φ. Een condensator parallel levert blindvermogen ter plaatse, dus de lijnstroom daalt bij hetzelfde werkelijk vermogen.
Blindvermogen voor en na
Het werkelijk vermogen P verandert niet; alleen het blindvermogen uit het net verandert.
Q1 = P·tan φ1 = 20·tan(36,87°) = 15 kvar
Q2 = P·tan φ2 = 20·tan(18,19°) = 6,574 kvar
QC = Q1 − Q2 = 8,426 kvar
Antwoord
QC = 8,426 kvar
7.LC-resonantie, Q-factor en bandbreedte
Antwoord: t = 7,383 µs
LC-resonantie: een opgeladen condensator die op een spoel is aangesloten drijft een stroom die hem de andere kant op oplaadt: de energie pendelt tussen het elektrische veld van C (½Cv²) en het magnetische veld van L (½Li²) met de eigenfrequentie f0 = 1/(2π√(LC)). Zonder weerstand blijft de totale energie ½CV0² constant, dus de piekstroom is Imax = V0√(C/L). Eén periode is T = 1/f0; de energie gaat in een kwart ervan van C naar L.
Trillingstijd
T = 2π√(4,7 × 10⁻⁵·4,7 × 10⁻⁷) = 29,53 µs
Kwart periode
t = T/4 = 7,383 µs
Antwoord
t = 7,383 µs
8.LC-resonantie, Q-factor en bandbreedte
Antwoord: n = 23,52
Q-factor en bandbreedte: in een resonantiekring is Q = 2π·(opgeslagen energie)/(verloren energie per periode). Voor serie-RLC is Q = ω0L/R = (1/R)√(L/C); voor parallel-RLC is Q = R/(ω0L) = R√(C/L). De bandbreedte tussen de halfvermogensfrequenties f1 en f2 (waar het vermogen de helft is en de stroom of spanning 1/√2 van de piekwaarde) is BW = f2 − f1 = f0/Q, dat is R/(2πL) in serie en 1/(2πRC) parallel. De resonantiefrequentie is het meetkundig gemiddelde f0 = √(f1f2), en f1,2 = f0(√(1 + 1/(4Q²)) ∓ 1/(2Q)). Verliezen laten de trilling ook uitdoven: in serie-RLC neemt de amplitude af als e−Rt/(2L).
Halfwaardetijd van de amplitude
t = 2·1 × 10⁻⁴·ln 2/2 = 6,931 × 10⁻⁵ s
Aantal perioden
n = t·f0 = 6,931 × 10⁻⁵·339319 = 23,52
Antwoord
n = 23,52
Snelle formule: n = Q·ln 2/π met Q = 106,6.
9.Draaistroomvermogen
Antwoord: IL = 168,3 A
Symmetrische draaistroomsystemen: in een Y-schakeling (ster) is de lijnspanning √3 keer de fasespanning, VL = √3·Vph, en is de lijnstroom gelijk aan de fasestroom. In een Δ-schakeling (driehoek) is de lijnspanning gelijk aan de fasespanning en is de lijnstroom √3 keer de fasestroom, IL = √3·Iph. Het totale vermogen is drie keer het vermogen van één fase: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ.
Opgenomen elektrisch vermogen
Pin = Pout/η = 90/0,93 = 96,77 kW
Lijnstroom
IL = Pin/(√3·VL·cos φ) = 96774/(√3·415·0,8) = 168,3 A
Antwoord
IL = 168,3 A
10.Draaistroomvermogen
Antwoord: Cph = 817,9 µF
Symmetrische draaistroomsystemen: in een Y-schakeling (ster) is de lijnspanning √3 keer de fasespanning, VL = √3·Vph, en is de lijnstroom gelijk aan de fasestroom. In een Δ-schakeling (driehoek) is de lijnspanning gelijk aan de fasespanning en is de lijnstroom √3 keer de fasestroom, IL = √3·Iph. Het totale vermogen is drie keer het vermogen van één fase: P = 3·Vph·Iph·cos φ = √3·VL·IL·cos φ. Arbeidsfactorcompensatie: condensatoren leveren blindvermogen ter plaatse, QC = P·(tan φ1 − tan φ2). Elk van de drie condensatoren levert QC/3 = V²·ω·C, waarbij V de spanning over die condensator is: VL in een driehoeksbank, VL/√3 in een sterbank.
Blindvermogen voor en na
Het werkelijk vermogen verandert niet, dus elke arbeidsfactor legt het blindvermogen vast: Q = P·tan φ.
Q1 = 150·tan(acos 0,78) = 150·0,8023 = 120,3 kvar
Q2 = 150·tan(acos 0,95) = 150·0,3287 = 49,3 kvar
Blindvermogen van de condensatoren
QC = Q1 − Q2 = 71,04 kvar
Capaciteit per fase
In een sterbank is elke condensator aangesloten tussen een lijn en het sterpunt.
Eerste-orde schakelverschijnselen: in een schakeling met één condensator of één spoel gaat elke spanning en stroom exponentieel van de beginwaarde naar de eindwaarde: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, met τ = RC of τ = L/R. Na ongeveer 5τ is de schakeling uitgeslingerd.
Tijdconstante en eindstroom
Lang na het sluiten van de schakelaar gedraagt de spoel zich als een kortsluiting, dus de eindstroom wordt alleen door R bepaald.
τ = L/R = 22 mH / 10 Ω = 2,2 ms
i(∞) = Vs/R = 5/10 = 0,5 A
Spoelspanning
Op t = 0 staat de hele voedingsspanning over de spoel; daarna neemt die af tot nul.
vL(t) = Vs·e−t/τ = 5·e−5/2,2 = 0,5152 V
Antwoord
vL = 0,5152 V
12.RC- en RL-schakelverschijnselen
Antwoord: vC = 7,705 V
Eerste-orde schakelverschijnselen: in een schakeling met één condensator of één spoel gaat elke spanning en stroom exponentieel van de beginwaarde naar de eindwaarde: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, met τ = RC of τ = L/R. Na ongeveer 5τ is de schakeling uitgeslingerd.
Beginwaarde, eindwaarde, tijdconstante
De condensatorspanning kan niet verspringen, dus begint ze bij de opgeslagen waarde en gaat ze naar de bronspanning.
vC(0) = 6 V, vC(∞) = Vs = 12 V
τ = R·C = 6,8 kΩ · 220 µF = 1496 ms
vC(t) = 12 + (6 − 12)·e−t/τ
Spanning op het gegeven tijdstip
vC(500) = 12 + (−6)·e−500/1496 = 7,705 V
Antwoord
vC = 7,705 V
13.Thévenin en Norton
Antwoord: Rth = 9,667 Ω
Stelling van Thévenin: elk lineair tweepoolnetwerk gedraagt zich als één spanningsbron Vth in serie met een weerstand Rth. De stelling van Norton geeft hetzelfde netwerk als een stroombron IN = Vth/Rth parallel aan Rth.
Vind Rth met alle bronnen uitgeschakeld
Vervang spanningsbronnen door kortsluitingen en stroombronnen door open circuits, en kijk dan vanaf a–b de schakeling in.
R1 ∥ R2 = 12·15/(12+15) = 6,667 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 6,667 + 3 = 9,667 Ω
14.Thévenin en Norton
Antwoord: PL = 45,14 W
Stelling van Thévenin: elk lineair tweepoolnetwerk gedraagt zich als één spanningsbron Vth in serie met een weerstand Rth. De stelling van Norton geeft hetzelfde netwerk als een stroombron IN = Vth/Rth parallel aan Rth.
Vind Rth met alle bronnen uitgeschakeld
Vervang spanningsbronnen door kortsluitingen en stroombronnen door open circuits, en kijk dan vanaf a–b de schakeling in.
R1 ∥ R2 = 30·10/(30+10) = 7,5 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 7,5 + 2 = 9,5 Ω
Vind Vth, de openklemspanning
Met a–b open is het enige pad voor Iₛ via R₃ naar knooppunt A. Vind V_A met superpositie van V₁ en Iₛ, en tel dan de spanningsval over R₃ erbij op.
VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 4,5 + 4·7,5 = 34,5 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 34,5 + 4·2 = 42,5 V
Sluit de belasting aan op het Thévenin-equivalent
De Thévenin-bron en R_th in serie gedragen zich bij a–b precies als de oorspronkelijke schakeling, dus de belasting ziet een eenvoudige serielus.
IL = Vth/(Rth + RL) = 42,5/(9,5 + 15) = 1,735 A
PL = IL²·RL = 1,735²·15 = 45,14 W
15.Bodediagrammen en marges
Antwoord: Q = 2,236
Frequentierespons: substitueer s = jω in de overdrachtsfunctie. De grootte in decibel is 20·log₁₀|H(jω)| en de fase is de som van de hoeken van de tellerfactoren min die van de noemerfactoren. Een eerste-orde RC- of RL-filter heeft zijn kantelfrequentie (−3 dB) bij ωc = 1/(RC) of R/L, en fc = ωc/(2π); een laagdoorlaatfilter geeft |H| = 1/√(1 + (ω/ωc)²) en φ = −atan(ω/ωc). In het asymptotische (rechte-lijn-)Bodediagram buigt elke pool de grootte met 20 dB/decade omlaag bij zijn kantelfrequentie, buigt elk nulpunt haar met 20 dB/decade omhoog, en geeft een integrator 1/s −20 dB/decade bij alle frequenties. Versterkingsdoorsnijding ωc: |L(jω)| = 1 (0 dB); fasemarge PM = 180° + ∠L(jωc). Faseomslag ω180: ∠L(jω) = −180°; versterkingsmarge GM = −20·log₁₀|L(jω180)| dB. De gesloten lus is stabiel als beide marges positief zijn.
Resonantiefrequentie
ω₀ = 1/√(LC) = 1/√(0,005·1 × 10⁻⁷) = 44721 rad/s
f₀ = ω₀/(2π) = 7118 Hz
Kwaliteitsfactor
BW = R/L = 100/0,005 = 20000 rad/s = 3183 Hz
Q = ω₀/BW = 44721/20000 = 2,236
Antwoord
Q = 2,236
16.Bodediagrammen en marges
Antwoord: ω180 = 4,899 rad/s
Frequentierespons: substitueer s = jω in de overdrachtsfunctie. De grootte in decibel is 20·log₁₀|H(jω)| en de fase is de som van de hoeken van de tellerfactoren min die van de noemerfactoren. Een eerste-orde RC- of RL-filter heeft zijn kantelfrequentie (−3 dB) bij ωc = 1/(RC) of R/L, en fc = ωc/(2π); een laagdoorlaatfilter geeft |H| = 1/√(1 + (ω/ωc)²) en φ = −atan(ω/ωc). In het asymptotische (rechte-lijn-)Bodediagram buigt elke pool de grootte met 20 dB/decade omlaag bij zijn kantelfrequentie, buigt elk nulpunt haar met 20 dB/decade omhoog, en geeft een integrator 1/s −20 dB/decade bij alle frequenties. Versterkingsdoorsnijding ωc: |L(jω)| = 1 (0 dB); fasemarge PM = 180° + ∠L(jωc). Faseomslag ω180: ∠L(jω) = −180°; versterkingsmarge GM = −20·log₁₀|L(jω180)| dB. De gesloten lus is stabiel als beide marges positief zijn.