Методичка Электроника
.pdf
Рис.9. Запуск функции «DC Sweep»
Рис.10. Схема для снятия передаточной характеристики ключа
13
Исходя из автоматической нумерации узлов схемы, входом ключа в данном конкретном примере является точка1, выходом – точка 2. Соответственно, зададим параметры источника входного напряжения, пользуясь вкладкой «Analysis Parameters».
Рис. 11. Параметры источника входного напряжения
«Start value» - начальное значение; «Stop value» – конечное значение;
«Increment» - шаг изменения входного напряжения.
Необходимо так же выбрать выходную величину, для чего используется вкладка «Output» (рис.12).
Для приведённого примера необходимо «перенести» значение напряжения в точке 2, т.е. V(2), в правую колонку с помощью кнопки «Add». После нажатия кнопки «Simulate» выводится окно с полученным графиком (рис.13).
14
Рис. 12. Вкладка «Output»
Рис.13. Передаточная характеристика ключа
15
Окно имеет возможность форматирования графика (внешнего оформления). Имеются маркеры, использование которых описано в п.1.4. Требования по оформлению графиков устанавливаются преподавателем.
При снятии вольт-амперных характеристик качестве выходной величины выбирается соответствующий ток.
1.6. Получение спектров сигналов
Система моделирования NI Multisim позволяет осуществлять гармонический анализ сигналов (быстрое преобразование Фурье) с
помощью функции «Fourier analysis». Путь к вызову этой функции показан на рис.14.
Рис.14. Запуск функции «Fourier analysis»
16
Проведём гармонический анализ выходного сигнала для схемы,
изображенной на рис.5. Для этого необходимо в окне моделирования выбрать частоту первой гармоники (600 Гц для примера рис.5), выбрать число гармоник (по заданию преподавателя, но не менее 5) и время моделирования. Имеются кнопки «Estimate» - автоматическое определение частоты первой гармоники и времени моделирования.
Во вкладке «Output» необходимо выбрать выходную величину,
для рассматриваемого примера V(2). Результаты гармонического анализа сигнала представлены на рис. 15.
Программа выводит результаты в виде таблицы, где указаны
THD (коэффициент гармоник), номера, частоты, амплитуды и фазы гармонических составляющих сигнала и в виде графика.
Окно имеет возможность форматирования графика (внешнего оформления). Имеются маркеры, использование которых описано в п.1.4.
Требования по оформлению графиков устанавливаются преподавателем.
17
Рис.15. Спектр выходного сигнала схемы
18
2. Задания к лабораторным работам
2.1. Лабораторная работа №1. Исследование
неинвертирующего усилителя напряжения на ОУ
Цель работы: исследовать работу неинвертирующего
включения операционного усилителя.
Содержание работы:
1)Сборка схемы для моделирования (рис.16) согласно исходным данным для своего индивидуального варианта;
2)Снятие передаточной характеристики усилителя;
3)Получение осциллограмм входного и выходного сигналов для линейного режима работы усилителя при синусоидальном входном сигнале;
4)Определение коэффициента усиления напряжения по передаточной характеристике, по осциллограммам и по формуле, сопоставление полученных результатов.
В ходе выполнения лабораторной работы необходимо помнить,
что для моделирования работы схемы на переменном токе (снятие осциллограмм) необходимо источник входного постоянного напряжения заменить генератором синусоидального напряжения
(AC Power).
19
Исходные данные к лабораторным работам №1-2:
№ вар-та |
1-6 |
|
7-12 |
13-18 |
19-24 |
|
|
25-30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1 |
1 кОм |
|
2 кОм |
1.5 кОм |
|
2.2 кОм |
|
|
1.3 кОм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
1)NВАР 7.5 кОм |
1)NВАР 1.1 кОм |
|
||||||
|
2)NВАР 15 кОм |
2)NВАР 1.8 кОм |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
||||
|
Моделируется при |
двух различных значениях.R2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Rн |
1 кОм |
|
|
750 Ом |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
UПИТ |
15 В |
|
12 В |
15 В |
|
12 В |
|
15 В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
DA1 |
|
Операционный усилитель AD704AN |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Частота f |
500 Гц |
|
600 Гц |
700 Гц |
|
800 Гц |
|
1000 Гц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~UВХrms |
0.8 мВ |
|
0.9 мВ |
0.4 мВ |
|
0.5 мВ |
|
0.7 мВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.16. Принципиальная схема к лабораторной работе №1
20
Для расчёта коэффициента усиления следует воспользоваться следующей формулой:
КU uВЫХ 1 R2
uВХ R1
Отчёт должен содержать цель работы, содержание работы, все собранные в процессе работы схемы, все необходимые графики и построения.
Выводы по работе должны содержать анализ всех наблюдаемых явлений.
2.2. Лабораторная работа №2. Исследование
инвертирующего усилителя напряжения на ОУ
Цель работы: исследовать работу инвертирующего включения
операционного усилителя.
Содержание работы:
1)Сборка схемы для моделирования (рис.17) согласно исходным данным для своего индивидуального варианта (данные приведены в описании лабораторной работы №1);
2)Снятие передаточной характеристики усилителя;
3)Получение осциллограмм входного и выходного сигналов для линейного режима работы усилителя при синусоидальном входном сигнале, получение спектра выходного сигнала;
21
4)Исследование нелинейных искажений при увеличении амплитуды входного сигнала, получение спектра выходного сигнала;
5)Определение коэффициента усиления напряжения по передаточной характеристике, по осциллограммам и по формуле, сопоставление полученных результатов.
Рис. 17. Принципиальная схема к лабораторной работе №2
Выполнение лабораторной работы №2 осуществляется аналогично предыдущей работе.
При исследовании нелинейных искажений необходимо задать действующее значение входного напряжения ~UВХrms=1 В.
Спектр выходного сигнала необходимо получить для линейного режима работы (~UВХrms по заданию) и для режима с искажениями (~UВХrms=3 В).
22