Чтобы скачать эту работу пришлите любую свою работу. В. В. Логвинов теория электрических цепей, схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемные устройства систем мобильной связи, радиоприемные устройства систем радиосвязи и радиодоступа лабораторный практикум
 Скачать 5.6 Mb.
|
|
Plot. Появиться окно Plot с зависимостью напряжения источника от времени (рис. 36). 115 Рис. 36 Закройте это окно. В меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 26). На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 37. Рис. 37 116 Запустите построение, нажав кнопку Run. На экране появиться графики зависимости напряжения на выходе операционного усилителя и импульсного источника (рис. 38). Рис. 38 Замечание. Хотя выходной сигнал похож на синусоидальный, на самом деле он состоит из отрезков парабол. Скопируйте полученные кривые в отчет. 4.8 Анализ дифференцирующей цепи при синусоидальном воздействии Соберите активную дифференцирующую цепь (рис. 4) с входным синусоидальным источником. В результате на экране получится схема (рис. 39). Рис. 39 117 Получите зависимости напряжений на входе u 1 (t)=V(V1) и выходе u 2 (t)=V(2) дифференцирующей цепи от времени t. Скопируйте полученные кривые в отчет. 4.9 Анализ дифференцирующей цепи при прямоугольном воздействии Удалите источник синусоидального напряжения (Delete) и замените его импульсным источником Pulse Source (рис. 40). Рис. 40 Задайте параметры импульсного источника с прямоугольной формой напряжения (рис. 30). Получите зависимости напряжений на входе u 1 (t)=V(V1) и выходе u 2 (t)=V(2) дифференцирующей цепи от времени t. Скопируйте полученные кривые в отчет. 4.10 Анализ дифференцирующей цепи при треугольном воздействии Щелкните мышкой на импульсном источнике и в появившемся окне задайте параметры импульсного источника с треугольный формой напряжения (рис. 35). Получите зависимости напряжений на входе u 1 (t)=V(V1) и выходе u 2 (t)=V(2) дифференцирующей цепи от времени t. Скопируйте полученные кривые в отчет. 5 Обработка результатов машинного эксперимента Сравнить полученные графики и данные с графиками и данными, полученными в предварительном расчете. Сделать выводы по каждому пункту исследования. 118 6 Вопросы для самопроверки 1. Какие цепи являются интегрирующими? Приведите пример. 2. Какие цепи являются дифференцирующими? Приведите пример. 3. В каких случаях применяются интегрирующие цепи? 4. В каких случаях применяются дифференцирующие цепи? 5. Нарисуйте схему интегратора на ОУ и выведите его передаточную функцию H. 6. Нарисуйте схему дифференциатора на ОУ и выведите его передаточную функцию H. 7 Содержание отчета Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, полуторный интервал. Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: титульный лист; цель работы; результаты предварительного расчета и машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и ответы на них. 8 Литература 1. Фриск В.В. Основы теории цепей. –М.: РадиоСофт, 2002. - 288 с. 2. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. –М.: Радио и связь, 2003. - 592 с. 3. Амелина М. А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro- Cap Версии 9, 10. – Смоленск, Смоленский филиал НИУ МЭИ, 2012. – 617 с. 119 Лабораторная работа № 34 Исследование нелинейных цепей при гармонических воздействиях 1 Цель работы С помощью машинного эксперимента получить форму напряжения в цепях, содержащих нелинейный элемент (полупроводниковый диод) при гармоническом воздействии. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем. 2 Задание для самостоятельной подготовки Изучить основные положения теории о нелинейных цепях при гармонических воздействиях стр. 173-182 [1], 2796-283 [2], 26-28 [3], выполнить предварительный расчет; письменно ответить на вопросы для самопроверки. Познакомится с возможностями схемотехнического моделирования [4]. 3 Предварительный расчет 3.1 Построить графики входного u 1 (t) и выходного u 2 (t) напряжений в R-цепи (делитель напряжения), если ко входу цепи (рис. 1) приложено мгновенное синусоидальное напряжение u 1 (t)=U m sin(2πft) В, U m =2 В, f=2 кГц, t [0 0,002] с, R 1 =R 2 =100 Ом. Рис. 1 Вычислить коэффициент деления данного делителя. Занесите полученные графики в соответствующий раздел отчета. 3.2 Построить графики входного u 1 (t) и выходного u 2 (t) напряжений нелинейной цепи (диодный амплитудный ограничитель «снизу» последовательного типа), если ко входу цепи (рис. 2) приложено мгновенное гармоническое напряжение 120 u 1 (t)=U m sin(2πft) В, U m =2 В, f=2 кГц, t [0; 0,002] с, R 1 =100 Ом, VD1= 1N5391. Рис. 2 Замечание. Найдите в сети Интернет подробное описание (datasheet) электронного компонента «1N5391». Выпишите его основные технические параметры. При необходимости сделайте перевод (рис 3). Рис. 3 Занесите полученные графики в соответствующий раздел отчета. 3.3 Повторить все построения п. 3.2 для схемы диодного амплитудного ограничителя «сверху» последовательного типа (рис. 4), VD1=1N5391, R 1 =100 Ом. 121 Рис. 4 Занесите полученные графики в соответствующий раздел отчета. 3.4 Повторить все построения п. 3.2 для схемы диодного амплитудного ограничителя параллельного типа (двухсторонний ограничитель), R 1 =100 Ом, VD1=VD2=1N5391. (рис. 5). Рис. 5 Занесите полученные графики в соответствующий раздел отчета. 3.5 Повторить все расчёты п. 3.2 для схемы диодного последовательного амплитудного ограничителя со смещением (односторонний ограничитель «сверху»), R 1 =100 Ом, VD1=1N5391, Е 1 =1 В. (рис. 6). Рис. 6 Занесите полученные графики в соответствующий раздел отчета. 122 4 Порядок выполнения работы 4.1 Запуск программы схемотехнического моделирования Micro-Cap Включить ЭВМ и запустить программу Micro-Cap C:\MC10DEMO\mc10demo.exe или ПУСК\Все программы\Micro-Cap 10 Evaluation\Micro-Cap 10 Evaluation. В появившемся окне Micro-Cap Evaluation Version (рис. 7) собрать исследуемую схему делителя напряжения (рис. 1). Рис. 7 4.2 Сборка делителя напряжения Собрать схему с источником синусоидального напряжения и двумя резисторами (рис. 1). 4.2.1 Ввод источника синусоидального напряжения Ввести источник V1 синусоидального напряжения (Sin Source) с амплитудой U m =2 В=A=2, частотой F=2 кГц =F=2k. Откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources и выберите Sin Source (рис. 8). 123 Рис. 8 Курсор примет форму графического изображения источника (круг со стрелкой). Поместите его на рабочее окно. Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появиться окно Sin Source. Введите 1V в окне Value, F=2k, A=1, RS=1m. Остальные значения равными нулю (рис. 9). Рис. 9 124 Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появиться окно Plot с зависимостью напряжения источника от времени (рис.10). Рис. 10 Закройте это окно, щелкнув на кнопке Закрыть (рис. 10). Нажмите кнопку ОК (рис. 9). 4.2.2 Ввод земли Выберите землю Ground (рис. 11) или откройте меню Component\Analog Primitives\Connectors\Ground. Рис. 11 Установите землю, снизу от источника V1 (рис. 12). Рис. 12 125 4.2.3 Ввод резисторов Ввести резисторы R1=R2=100 Ом=100. Выберите резистор Resistor (рис. 13) или откройте меню Component\Analog Primitives\Passive Components\Resistor. Рис. 13 Курсор примет форму резистора (прямоугольник с выводами). Поместите его на рабочее окно, возле источника и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Resistor. Введите значение сопротивления резистора 100 в окне Value (рис. 14). Рис. 14 Нажмите кнопку OK. Поверните резистор используйте кнопку Rotate (рис. 15). 126 Рис. 15 Аналогичным способом введите второй резистор R2. В окне редактора появиться следующее изображение (рис. 16). Рис. 16 4.2.4 Ввод проводников Соедините все элементы проводниками. Для этого нажмите на кнопку ввода ортогональных проводников Wire Mode и удерживая левую кнопку мыши «прочертите» соединяя необходимые полюсы элементов (рис. 17). Рис. 17 127 В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L34_1.CIR (File\Open…) (рис. 18). Рис. 18 4.2.5 Анализ делителя напряжения при синусоидальном воздействии Получите зависимости напряжений на входе u 1 (t)=V(V1) и выходе u 2 (t)=V(R1) делителя напряжения от времени t (рис. 1). Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19). Рис. 19 На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 20. 128 Рис. 20 Запустите построение, нажав кнопку Run. На экране появиться графики синусоидального напряжения на входе u 1 (t)=V(V1) и на выходе цепи u 2 (t)=V(R1) (рис.21). 129 Рис. 21 Замечание. Если кривые не появились, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и убедитесь, что все величины для построения графиков введены правильно. Нажмите кнопку Run. Скопируйте полученные кривые в отчет. По полученным графикам определите коэффициент деления. 4.3 Сборка диодного амплитудного ограничителя «снизу» последовательного типа Собрать схему с источником синусоидального напряжения, диодом и резистором (рис. 2). В предыдущей схеме удалите резистор R2 (Delete) и на его место установите диод D1 1N5391 (рис. 22, 23). Рис. 22 130 Рис. 23 В окне редактора появиться следующее изображение (рис. 24). Рис. 24 131 4.3.1 Анализ диодного амплитудного ограничителя «снизу» последовательного типа при синусоидальном воздействии Получите зависимости напряжений на входе u 1 (t)=V(V1) и выходе u 2 (t)=V(R1) амплитудного ограничителя от времени t (рис. 2). Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19). На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 25. Рис. 25 Запустите построение, нажав кнопку Run. На экране появиться график синусоидального напряжения на входе u 1 (t)=V(V1) и график напряжения ограниченного снизу на выходе цепи u 2 (t)=V(R1) (рис.26). Рис. 26 Замечание. Если кривые не появились, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и убедитесь, что все величины для построения графиков введены правильно. Нажмите кнопку Run. 132 Убедитесь в том, что выходное напряжение ограничено снизу. Скопируйте полученные кривые в отчет. 4.4 Сборка диодного амплитудного ограничителя «сверху» последовательного типа Собрать схему с источником синусоидального напряжения, диодом и резистором (рис. 4). Выведите диод D1 из предыдущей схемы. Воспользуйтесь командой отражения Flip Y и установите на прежнее место в схему (рис. 27). Рис. 27 4.4.1 Анализ диодного амплитудного ограничителя «сверху» последовательного типа при синусоидальном воздействии Получите зависимости напряжений на входе u 1 (t)=V(V1) и выходе u 2 (t)=V(R1) амплитудного ограничителя от времени t (рис. 4). Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19). На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 25. Запустите построение, нажав кнопку Run. Убедитесь в том, что выходное напряжение ограничено сверху. Скопируйте полученные кривые в отчет. 4.5 Сборка диодного амплитудного двухстороннего ограничителя параллельного типа Собрать схему с источником синусоидального напряжения, резистором и двумя диодами (рис. 5). Измените предыдущую схему. Введите второй диод D2=1N5391 (рис. 28). 133 Рис. 28 4.5.1 Анализ диодного амплитудного двухстороннего ограничителя параллельного типа при синусоидальном воздействии Получите зависимости напряжений на входе u 1 (t)=V(V1) и выходе u 2 (t)=V(D2) амплитудного двухстороннего ограничителя от времени t (рис. 5). Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19). На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 29. Рис. 29 Запустите построение, нажав кнопку Run. Убедитесь, что кривая на выходе ограничена и сверху и снизу. Скопируйте полученные кривые в отчет. 4.6 Сборка диодного амплитудного ограничителя последовательного типа со смещением Собрать схему с источником синусоидального напряжения, резистором, диодом и батареей (рис. 6). 134 Измените предыдущую схему. Удалите (Delete) второй диод D2 и введите батарею (Battery) V2=1V. Выведите номера узлов Node Numbers (рис. 30). Рис. 30 4.6.1 Ввод батарей Ввести источники постоянного напряжения V2=1 В=1V. Выберите Battery или откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources\Battery. Зафиксируйте положение батареи, щелкнув левой клавишей мыши. Появиться окно Battery. Введите значение (Value) один вольт 1V (рис. 31). 135 Рис. 31 Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появиться окно Plot с зависимостью напряжения источника от времени (рис. 32). Рис. 32 Закройте это окно, щелкнув на кнопке Закрыть (рис. 32). Нажмите кнопку ОК (рис. 31). 136 4.6.2 Анализ диодного амплитудного двухстороннего ограничителя параллельного типа при синусоидальном воздействии Получите зависимости напряжений на входе u 1 (t)=V(V1) и выходе u 2 (t)=V(2) амплитудного ограничителя со смещением от времени t (рис. 6). Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19). На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 33. Рис. 33 Запустите построение, нажав кнопку Run. Убедитесь, что кривая напряжения на выходе имеет ограничения сверху. Скопируйте полученные кривые в отчет. 5 Обработка результатов машинного эксперимента Сравнить полученные графики и данные с графиками и данными, полученными в предварительном расчете. Сделать выводы по каждому пункту исследования. 6 Вопросы для самопроверки 1. Какие цепи называются линейными и какие нелинейными? Приведите пример. 2. Что понимается под аппроксимацией ВАХ нелинейных элементов? Приведите пример. 3. Нарисуйте схему простейшего выпрямителя. Объясните его работу. 4. Нарисуйте схему простейшего ограничителя входного сигнала. Объясните его работу. 5. Что называют пульсациями. Приведите пример. 137 7 Содержание отчета Отчет оформляется (ГОСТ 7.32-2001) в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, 1,5 интервала. Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: титульный лист; цель работы; результаты предварительного расчета и машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и краткие ответы на них. 8 Литература 1. Фриск В.В. Основы теории цепей. –М.: РадиоСофт, 2002. - 288 с. 2. Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. –М.: Радио и связь, 2003. - 592 с. 3. Урядников Ю.Ф и др. Теория электрических цепей. Часть I. - М.: МТУСИ, 1999. - 66 с. 4. Амелина М. А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro- Cap Версии 9, 10. – Смоленск, Смоленский филиал НИУ МЭИ, 2012. – 617 с. Лабораторная работа № 35 Исследование активных фильтров Баттерворта первого порядка 1 Цель работы С помощью машинного эксперимента получить АЧХ и ФЧХ активного ФНЧ на операционном усилителе с характеристикой Баттерворта первого порядка. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем. 2 Задание для самостоятельной подготовки Изучить основные положения теории электрических цепей о синтезе активных фильтров стр. 50-53, 102-104 [1], 462-464 [2], выполнить предварительный расчет; письменно ответить на вопросы для самопроверки. Познакомится с возможностями схемотехнического моделирования [3]. |