2. Моделирование и анализ схем электронных устройств

2.1 Среда графического программирование ni Lab View

LabVIEW (англ.  Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) — это среда разработки и платформа для выполнения программ, созданных на графическом языке программирования «G» фирмы National Instruments (США).

Первая версия LabVIEW была выпущена в 1986 году для Apple Macintosh, в настоящее время существуют версии для UNIX, Linux, Mac OS и пр., а наиболее развитыми и популярными являются версии для Microsoft Windows.

Программа LabVIEW называется и является виртуальным прибором (англ. Virtual Instrument) и состоит из двух частей:

• блочной диаграммы, описывающей логику работы виртуального прибора;

• лицевой панели, описывающей внешний интерфейс виртуального прибора.

Виртуальные приборы могут использоваться в качестве составных частей для построения других виртуальных приборов.

Лицевая панель виртуального прибора содержит средства ввода-вывода: кнопки, переключатели, светодиоды, верньеры, шкалы, информационные табло и т. п. Они используются человеком для управления виртуальным прибором, а также другими виртуальными приборами для обмена данными.

Блочная диаграмма содержит функциональные узлы, являющиеся источниками, приемниками и средствами обработки данных. Также компонентами блочной диаграммы являются терминалы («задние контакты» объектов лицевой панели) и управляющие структуры (являющиеся аналогами таких элементов текстовых языков программирования, как условный оператор «IF», операторы цикла «FOR» и «WHILE» и т. п.). Функциональные узлы и терминалы объединены в единую схему линиями связей.

.

2.2 Программная среда ni Multisim

Пакет программ для моделирования электронных схем и разводки печатных плат. Наследник знаменитого (особенно в академической среде) Electronics Workbench 5.12 от того же разработчика.

Новые версии продуктов дополнены новыми средствами профессиональной разработки, в том числе инструментами моделирования, расширенной и улучшенной базой элементов, а также средствами совместной работы над проектом.

National Instruments Electronics Workbench Group (прежде Electronics Workbench)

экипирует профессионального конструктора печатной платы инструментальными

средствами мирового класса для схематического захвата, интерактивной имитации,

размещения платы и встроенной проверки

3 Явление резонанса в цепях синусоидального тока

Под резонансом понимают такой режим работы электрической цепи, при котором её входное сопротивление имеет чисто резистивный характер и, следовательно, сдвиг фаз между напряжением u и током i на её входе равен нулю (φ=0).

Цепи, в которых возникают резонансные явления, называют резонансными цепями или колебательными контурами. Простейший колебательный контур содержит один индуктивный L и один емкостный С элементы, соединенные между собой и источником синусоидального напряжения последовательно (последовательный колебательный контур) или параллельно (параллельный колебательный контур).

Различают две основные разновидности резонансных режимов: резонанс напряжений и резонанс токов.

3.1 Резонанс напряжений

Р езонанс напряжений (РН) возникает в последовательном колебательном контуре (рис. 1). В схему замещения цепи, кроме индуктивного L и ёмкостного С элементов, включен также элемент R, учитывающий все виды активных потерь в контуре (в катушке, в конденсаторе, во внутреннем сопротивлении источника питания, в соединительных проводах). Условием наступления РН в схеме (рис. 1) является равенство нулю реактивного сопротивления на входе цепи: откуда угловая (в рад/с) и циклическая (в Гц) резонансные частоты контура:

Характеристическое (волновое) сопротивление р (в Ом) последовательного колебательного контура равно его индуктивному или ёмкостному сопротивлению при резонансе:

Добротностью Q контура называют отношение характеристического сопротивления р контура к активному сопротивлению R при резонансе:

Чем больше р и меньше R, тем добротнее контур, тем будут уже частотные характеристики тока и напряжений на элементах контура. В радиотехнических контурах добротность О = 100... 1000; в электрических цепях добротность обычно не превышает 3...5.