1.3. Лабораторное задание

1. Получите и сохраните в предварительно созданном документе Word графики АЧХ и ФЧХ комплексного коэффициента передачи по напряжению последовательного колебательного контура, схема которого приведена на рис. 1.4^*.

Рис. 1.4. Схема последовательного колебательного контура

Параметры элементов контура: R1 = 50 Ом; L1 = 100 мкГн; С1 = 1 нФ.

Установки частотного анализа (AC Analysis → Frequency parameters): FSTART = ; FSTOP = ; Sweep type – Linear; Number of points – 1000; Vertical scale – Linear.

Анализируемая переменная (AC Analysis → Output → Selected variables for analysis): V(3)/V(1) (  = V(3),  = V(1) , если нумерация узлов на схеме такая же как на рис. 1.4).

Дополнительные опции анализа (AC Analysis → Analysis Options → Use Custom Settings → Customize): RELTOL = 1e–6.

2. По графику АЧХ определите максимальное значение коэффициента передачи K_max, резонансную частоту f ₀ , полосу пропускания П_f  и добротность последовательного контура (добротность определяется двумя способами: а) Q_K = K_max, б) Q_П = f ₀ / П _f ). Оцените относительные отклонения результатов моделирования от значений , и полученных в домашнем задании.

3. На схеме последовательного колебательного контура замените источник гармонического напряжения источником кусочно-линейного напряжения (PWL Linear Voltage) и опишите напряжение источника PWL Voltage, так чтобы оно имело вид единичного скачка (см. рис. 1.3, а).

4. Получите и сохраните в документе Word графики переходных процессов в последовательном колебательном контуре u_R, u_L, u_C при воздействии единичного скачка напряжения.

Установки анализа переходных процессов (Transient Analysis → Analysis parameters): Initial Conditions – Automatically determine initial conditions; TSTART = 0; TSTOP = t_пер; TMAX = T_св / 100.

Анализируемые переменные (Transient Analysis → Output → Selected variables for analysis): V(1), V(1) – V(2), V(2) – V(3), V(3) (u_вх = V(1), u_R = V(1) – V(2), u_L = V(2) – V(3), u_C = V(3), если нумерация узлов на схеме такая же как на рис. 1.4).

Дополнительные опции анализа (Transient Analysis → Analysis Options → Use Custom Settings → Customize): RELTOL=1e-6.

5. По графику u_R (t) или u_L (t) определите период свободных колебаний T_св = t₂ – t₁ (интервал времени между двумя соседними максимумами напряжения) и логарифмический декремент колебаний (натуральный логарифм отношения максимальных значений напряжения, взятых через период свободных колебаний). По найденным значениям T_св и θ рассчитайте коэффициент затухания  и длительность переходного процесса t_пер. Оцените относительные отклонения результатов моделирования от значений , T_св, t_пер и θ, полученных в домашнем задании.

6. Получите и сохраните в документе Word графики ВАХ диода в линейном и в полулогарифмическом (логарифмическом по оси тока) масштабе.

Схема анализируемой цепи, содержащей диод, приведена на рис. 1.5.

Параметры диода: IS = 0,5 нА и N = 1.

Установки анализа цепи по постоянному току (DC Sweep Analysis → Analysis parameters): Source – V1; Start value = – 0,4 В; Stop value = 0 В; Increment = 0,001.

Рис. 1.5. Схема цепи с нелинейным элементом

Анализируемая переменная (DC Sweep Analysis → Output → Selected variables for analysis): – I(V1) (i_D = – I(V1) в схеме, приведенной на рис. 1.5).

Установки графического окна при построении ВАХ (Grapher View → Edit → Properties):

Bottom Axis: Scale → Linear; Range → Min = 0, Max = 0,4; Total Ticks: 4.

Left Axis: Scale → Linear; Range → Min = – 1e-4, Max = 1e-3; Total Ticks: 11 (при линейном масштабе).

Left Axis: Scale → Logarithmic; Range → Min = 1e-9, Max = 1e-3; Total Ticks: 1 (при полулогарифмическом масштабе).

7. Получите и сохраните в документе Word таблицу и диаграмму гармонических составляющих тока диода (амплитудный спектр тока), при следующих параметрах источника гармонического напряжения (AC Voltage): Voltage Pk = 0,2 В; Voltage Offset = 0,3 В; Frequency = 50 Гц; Phase = 0°.

Схема цепи и параметры диода остаются такими же, как и в п. 6.

Установки гармонического анализа (Fourier Analysis → Analysis parameters) задаются автоматически при нажатии кнопок Estimate: Fundamental frequency = 50 Гц; Number of harmonics = 9; TSTOP= 0,02 с; Results –Display as bar graph; Display – Chart and Graph, Vertical scale – Linear; Sampling frequency = 900 Гц.

Анализируемая переменная (DC Sweep Analysis → Output → Selected variables for analysis): – I(V1) (i_D = – I(V1) в схеме, приведенной на рис. 1.5).

Дополнительные опции анализа (AC Analysis → Analysis Options → Use Custom Settings → Customize): RELTOL = 1e–6.