Ход выполнения работы
1.
Собираем графический образ схемы,
изображенной на рисунке 4.5(а), схема в
MicroCap
должна
выглядеть
как на рисунке 4.5(б)
а б
рис. 4.5
2. Проводим расчетный анализ (моделирование) схемы, для этого на главном меню выполняем команды анализ/динамический анализ по постоянному току или нажимаем кнопки Alt+4. Получаем схему токов, изображенную на рисунке 4.6
Рис. 4.6
3
.
Построить схему с плавным изменением
её параметров, что позволяет реализовать
машинное моделирование (анализ и синтез)
электрических схем. Выполнить команды
опции/пользовательские
установки/движок компонента,
проставить галочку в окошке показать
движок. Нажать кнопки «применить» и
«да». В этом режиме для каждого резистора
и источника ЭДС появляются движковые
регуляторы. Исследуйте изменение тока
в ветви 4, при изменении Е1 от 0 до максимума,
резуьтаты оформите в виде таблици.
4. Рассчитать входное сопротивление схемы, собственных и взаимных проводимостей ветвей. Выполнить команды анализ/анализ передаточных характеристик, заполняем появившееся окно рисунок 4.7, в зависимости от того что хотим исследовать.
Рис. 4.7
Электри́ческий импеда́нс – комплексное сопротивление, полное сопротивление)
5
.
Рассчитать чувствительность схемы по
постоянному току.
Чувствительность схемы определяется коэффициентом, равным отношению дифференциалов.
где
I(Rk)
– ток ветви с сопротивлением Rk,
x
- варьируемый параметр одного из
компонентов схемы.
В качестве варьируемого параметра установить сопротивление одной из ветвей схемы по заданию преподавателя.
Выполняем команды: анализ/анализ чувствительности, появляется диалоговое окно рисунок 4.8
Исследуйте коэффициенты чувствительности для всех варьируемых параметров схемы, определите какой из параметров оказывает наибольшее влияние на ток в ветви с сопротивлением RG.
6. Рассчитать зависимость между токами в ветвях схемы при вариации параметров источника. Выполняем команды: анализ/анализ по постоянному току, появляется диалоговое окно, рисунок 4.9.
Рисунок 4.9
Заполняем окно следующим образом:
Метод обработки переменной 1 – линейный;
Имя переменной – V1
Диапазон измерений 100,0,50 – максимальное значение, начальное значение и шаг соответственно;
Выражение по оси Х – I(R1)
Выражение по оси Y – I(R2)
Получаем следующую зависимость рисунок 4.10
Рис 4.10
Построить график для диапазона измерений 500,0,50
Построить график для I1
Контрольные вопросы и задания
Лабораторная работа 5 Оптимизация параметров схем постоянного тока, построение и исследование графиков в microcap Теоретическое введение
7. Оптимизировать параметры, Рассчитать сопротивление нагрузки на максимальную мощность потребления.
Оптимизацию параметров можно осуществить по множеству критериев, при этом возможна оптимизация по максимальному, минимальному и заданному критериям, рассмотрим нахождение величины сопротивления R2 в схеме на рисунке 4.11, критерий оптимизации – максимум мощности.
Рис 4.11
Выполняем команды анализ/анализ переходных процессов, появляется диалоговое окно, в котором по оси Y выставляем переменную pd(R2) – мощность по постоянному току, нажимаем запустить и после выполнения моделирования нажимаем клавиши ctrl+F11, открывается диалоговое окно, рисунок 4.12
Рис 4.12
В этом окне нажимаем кнопку «что», появляется параметра оптимизации рисунок 4.13
Рис. 4.13
В выпадающем списке выбираем R2, проставляем флажки оптимизации и линейного метода обработки, нажимаем «да». В окне оптимизации (рис 4.12) в окошке параметр указываем диапазон варьирования – от нижнего до верхнего значения.
В разделе – «целевая функция» выбираем тип оптимизации – максимальная. Нажимаем соответствующую кнопку «что», выбираем критерий оптимизации – Y_Level, то есть оптимизация по уровню функции на оси Y. Проверяем оптимизируемый параметр – pd(R2), соглашаемся.
В разделе «метод» выбираем стандартный, запускаем на выполнение и сохраняем изменения, после оптимизации получаем следующие изменения в схеме рисунок 4.14:
Рис. 4.14
То есть видим, что номинал резистора R2 изменился.
Выполнить пункт 7 для резистора R3.
8. Построить график зависимости рассеиваемой мощности от величины сопротивления.
Для схемы на рисунке 4.15 рассмотрим построение зависимости мощности рассеиваемой на резисторе R2 от величины сопротивления этого резистора.
Рис. 4.15
Выполняем команды анализ/анализ переходных процессов, появляется диалоговое окно, в котором по оси Y выставляем переменную pd(R2) – мощность по постоянному току, нажимаем кнопку stepping, рисунок 4.16.
Рис. 4.16
Установите параметры в соответствии с рисунком 4.16., нажимаем «да», из верхнего меню запускаем анализ переходных процессов/запустить анализ, результат моделирования на рисунке 4.17.
В этом же окне находим окно 3D графиков/добавить 3D графики, получаем трехмерный график, рисунок 4.17.
Из графика видно, что максимальное значение искомой функции равно 250 мВт, а сопротивление 100Ом.
Выполнить пункт 8 для резистора R1.