Отчет по практике. Отчет по практике 1 По теме Методы компьютерного моделирования электронных схем в mc7. Выполнил Студент группы бик1104
 Скачать 1.81 Mb.
|
|
Федеральное Государственное Образовательное Бюджетное Учреждение Московский Технический Университет Связи и Информатики Специальность: Системы мобильной связи Отчет по практике №1 По теме: «Методы компьютерного моделирования электронных схем в MC-7». Выполнил Студент группы БИК1104 Соломатин Павел Москва, 2013 Содержание
Первая часть практической работы Изучение переходных процессов, АЧХ, ФЧХ и ПХ Цель работы. Ознакомление с методами компьютерного моделирования электронных схем в MC-7 на основе построения электрических фильтров и изучения их характеристик. Схема исследуемая в данной работе:  Рис. 1 Схема ФНЧ Заданные параметры элементов схемы: R1 = 400 Ом C1 = 160*10-12 Ф C2 = 140*10-12 Ф Электрические фильтры Электрическая схема, исследуемые в данной работе, после упрощения сводятся к такому виду:  Рис. 2 Схема упрощенного фильтра Предварительный расчет:  Выполнение работы. Графики результатов экспериментов. Переходная характеристика (реакция фильтра на импульсный сигнал) Время установления фронта импульса определяется отрезком времени, в течение которого напряжение нарастает от 0,1 до 0,9 от установившегося значения (рис. 4).  Рис. 3 Цепь с импульсным сигналом  Рис. 4 Переходная характеристика U0,1 = 0,5B T1 = 115.206n U0,9 = 4,5B T2 = 377.465n То получаем, что время установления равно Tуст = 262, 259n Значения прямоугольного импульса.  Рис. 5 ФНЧ, ПХ и АЧХ  Рис. 6 Частота среза при падении на 3 дБ  Рис. 7 Частота среза при 45о  Рис. 8 Частота среза при 0.707 Результаты: К рис. 4 Tуст = 262, 259n К рис.6. fсрез = 1,324М К рис.7. fсрез = 1,330М К рис.8. fсрез = 1,329М Данные результаты схожи с результатами, полученными в предварительном расчете. Влияние измененных параметров. Влияния параметров элементов на переходные процессы. Измененное сопротивление. Изменяя различные параметры цепи (значения сопротивления или емкостей), мы получаем другие значения частоты среза и время перехода. В этом графике показаны изменения в схеме с разными сопротивлениями 100 - 4000 Ом:  Рис. 9 Переходный процесс с сопротивлениям 100 - 4000 Ом На графике (синим) показаны значения переходов с различными сопротивлениями. Так в самом верху сопротивление равно 100 Ом, а внизу 4000 Ом. Получаем, что, чем меньше сопротивление, тем лучше ля переходного процесса. Измененная емкость. Теперь, изменяя значения конденсатора С1 от 160*10-10 до 160*10-12, получим такие значения как на рис. 10 Cmax Cmin  Рис. 10 Переходной процесс с измененной емкостью. Комментарий к графику: Верхний синий график равен переходному процессу при значении конденсатора С1 = 160*10-12, а самый нижний равен 160*10-10. Из этого следует, что бóльшая емкость хуже влияет на данные процессы. Изменяя значения конденсатора С2 от 140*10-10 до 140*10-12, получим такие значения как на рис.11: Cmin Cmax  Рис. 11 Переходной процесс с измененной емкостью. Конденсатор С2 так же влияет на переходные процессы как и С1. Влияния параметров элементов на АЧХ и ФЧХ. В этих графиках показаны изменения в схеме с увеличенным сопротивлением до 4000 Ом:    Рис. 12-14 АЧХ, ФЧХ. Частота среза уменьшилась в 10 раз по сравнение с исходными значениями. То есть зависимость тут наблюдается прямая, если сопротивление увеличивается, то частота среза уменьшается. Изменив емкость на два порядка, мы получаем следующее:    Рис. 15-17 АЧХ, ФЧХ. Частота среза уменьшилась в 100 раз, по сравнению с начальной частотой. Вторая часть работы. Монте-Карло. Переходный процесс  Рис. 18 При выборе режимов моделирования Transient, AC или DC становится доступен подрежим Monte Carlo для расчета характеристик цепей при случайном разбросе параметров. В течение анализа Монте Карло выполняется множество моделирований. Для каждого моделирования генерируется новая схема из компонентов, чьи числовые значения параметра беспорядочно выбраны. Процесс выбора основан на заданном пользователем разбросе параметра и типе распределения. В меню «Настройки» мы можем настроить их, указывается количество статистических испытаний Number of Runs (не более 30000) и характер закона распределения случайных параметров, заданных значением LOT параметра модели: Uniform равномерное распределение, Gauss — гауссово, Worst Case — наихудший случай. В своей работе я использовал режим Gauss, то есть гауссово распределение  . Использовал функции Rise_Time и Fall_Time ля расчетов Монте Карло.Ниже приведены результаты проделанной работы в подрежиме Монте Карло (рис.18-25). Рис. 19  Для измененного значения конденсатора С2  Рис. 20 При изменение значения С2 время установления увеличилось в 30 раз. Так же изменилось Гауссовское распределение.  Рис. 21 Монте Карло для АЧХ, ФЧХ и ПХ  Рис. 22    Рис. 23-25 По порядку на рис. 20 Вывод: В проделанной работе мы изучили построение цепей и их моделирование в программе Micro-Cap. Изучили переходные процессы, исследовали АЧХ и ФЧХ НЧ и ВЧ-фильтров. Рассматривали, как влияют на характеристики фильтров измененные значения элементов цепи (резисторов и конденсаторов). Получили распределение в режиме Monte Carlo. Контрольные вопросы
Ти, τy, U0,1, U0,9 время установления фронта для ФНЧ, или относительный спад вершины для ФВЧ.
напряжение в узле фаза напряжения в узле
В окнах X Range и Y Range
При анализе переходных процессов: Напряжение в узле (v(2)) При анализе частотных характеристик Ph(v(2)) Db(v(2)) V(2)
Максимальное значение, минимальное значение, шаг.
Cursor mode и Zoom In/Out
Изменить значения Frequency range.
Изменить значение time range – сюда вводится конечное время расчета, затем начальное
Выбор элементов производится через меню Component, а там далее компоненты будут разделены по группам.
Select Mode (Ctrl+E) – применяется для изменения параметров элементов (двойной щелчок мышки), их имени, а также для перемещения элементов после их установки в рабочем окне.
Для того, чтобы выяснить, как изменение параметров того или другого элемента влияет на характеристики цепи.
По методическим указаниям. А точнее через режим Stepping.
Через режим Stepping.
В ФНЧ, чем меньше емкость, тем лучше переходный процесс.
Форма графика, в принципе, остается не изменой, за исключением того, что частота среза меняется и убывание графика происходит раньше. (рис. 18)
Так же как и конденсаторы.
Пояснение на рис. 18  Рис. 18
В графе Step What выберите элемент. Далее введите начальное, конечное значение его величин, и шаг изменения (соответственно From, To, Step Value (От, до, шаг)). Ниже нажмите Yes, затем Ok. Далее чтобы запустить работу режима нажмите на знак play (треугольник).
Узел 1 является входом схемы, узел 2 – выходом.
В режиме Text Mode (  )
v(1) – входное v(2) – выходное В окно Y Expression
Чем выше сопротивление, тем меньше частота среза.
Чем меньше емкость тем больше частота среза.
Время установления определяется отрезком времени, в течение которого напряжение нарастает от 0,1 до 0,9 от установившегося значения.
На рис. 9, 10 показаны как зависит время установления фронта от емкости конденсатора/резистора. По графиками присутствуют комментарии.
Спад вершины – это относительное изменение выходного напряжения за длительность импульса Ти . |