1. Моделирование

Соберите схему, согласно приведенного рисунка. Исходные двухполюсники – индуктивный (L) и емкостной (C) элемен­ты.

Ис­следуемый последовательный контур LC подключен к источнику переменного напряжения – генератору Е (амплитуда сигнала 1 В).

Введение резистора величиной сопротивления 1 Ом необходимо для моделирования реальных активных потерь в электрической цепи

2. Ис­следование частотных характеристик

При реальном эксперимен­те и снятии частотных характеристик вручную «проходят» по частоте, изменяя частоту выходного сигнала от сигнал-генератора, или используют генератор качающейся частоты. В виртуальном эксперименте эти операции решаются программным путем.

В программе EWB для построения амплитудно- и фазочатотной характеристик можно воспользоваться специ­альным прибором – Bode Plotter – измеритель (плоттер) АЧХ и ФЧХ, названным по имени ав­тора, американского радиоинженера Г. Боде (не путайте с французским изоб­ретателем буквопечатающего телеграфного аппарата Ж. Бодо, по имени которого назван аппарат и единица ско­рости передачи сигналов «Бод»). Боде-плоттер выбирается по пик­тограмме в группе Instruments (инструменты).

Вход плоттера IN на условном графическом изображении прибора надо соединить со входом контура (точка «а»), а его выход OUT – с источником выходного сигнала (точка «b»).

1.2.1 Для получения частотных характеристик после сборки схемы необходимо выз­вать изображение лицевой панели, дваж­ды щелкнув ЛКМ по условному графическому изображению прибора. По умолчанию в появившемся полном изоб­ражении лицевой панели прибора кнопки Magnitude (амплитуда) и Log (логарифмический масштаб) находятся в «утопленном» (зачерненном) положении.

Для на­блюдения АЧХ надо в вертикаль­ной (Vertical) развертке произвести установку диапазонов моде­лирования по амплитуде. Для этого ука­зываются ее значения ( в дБ) – начальное F и конечное I. Горизонтальная развертка (Horizontal) определяет наблюдаемый частотый диапазон в логарифмическом или линейном масштабе.

После установки параметров можно нажать на кнопку, включающую моделирование. В результате на экране виртуального схем­ного прибора получаем АЧХ.

1.2.2 Для проведения количественных измерений на графиках можно воспользоваться вер­тикальной визирной линией, переме­щаемой из левой части экрана курсо­ром или кнопками с изображением стрелок, находящимися на ли­цевой панели виртуального схемного Боде-плоттера. Соответствующие от­счеты в цифровой форме для точки пе­ресечения визира с линией графика возникают в нижних окошках лицевой панели прибора.

1) Определите частоту, на которой возникает резонанс колебаний .

2) Определите собственную частоту последовательного колебательного контура и сравните её с .

3) Определите полосу пропускания и добротность контура.

4) Изменив величину активного сопротивления (на 0,5 Ом и 2 Ом), проведите моделирование и расчеты 1) …3).

5) Сравните форму полученных резонансных АЧХ.

1.2.3 Для наблюдения ФЧХ надо «уто­пить» кнопку Phase (фаза) и аналогич­но предыдущему установить начальное F и конечное I значение фазы, а затем по­вторно включить моделирование. В результате на экране виртуального схем­ного прибора получаем ФЧХ.

1.2.4 Программа EWB позволяет получить частотные характеристики, сведенные на один экран. Для этого после уста­новки диапазонов и проведения моде­лирования надо нажать на пиктограмму Display Graphs (график на дисплее), находящуюся в верхней строке пиктограмм.

В результате получатся гра­фики резонансной АЧХ, где Gain — коэффициент передачи (усиления): отношение амплитуды напряжения на выходе контура (точка «в») к амплитуде напряжения на входе контура (точка «а»), выра­женный в децибелах, и график ФЧХ, где Phase — фазовый угол, выраженный в градусах (Degrees). В верхней части панели Analysis Graphs имеется набор инструментов для редактирования полученных графиков.

На резонансной частоте фазочастотная характеристика контура должна иметь нулевое значение. Однако из-за дискретности визирная линия может быть установлена на ФЧХ только вблизи резонансной частоты, поэтому значение фазы составляет не 0°, а близкое к нему. Это означает, ток в цепи совпадает по фазе с входным напряжением