3. Практическая часть

Программа Workbench позволяет проводить спектральный анализ сигналов различной формы. В ходе лабораторной работы мы проведем спектральный анализ простейших периодических сигналов, наиболее часто встречающихся в электронной технике. Это сигналы синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы.

Периодический сигнал с прямоугольными импульсами широко используется ввиду простоты генерирования несложными логическими интегральными элементами и описывается следующей функцией:

.

Параметрами периодического сигнала с прямоугольными импульсами являются: амплитуда X_m, период T₀ и длительность импульса . Любой из этих параметров может быть информативным. Кроме того, определяется еще один параметр – скважность (рис. 6.8):

Q=T_ц/,

или обратный ему параметр, называемый коэффициентом заполнения (duty cycle):

q=/T_ц.

Для проведения спектрального анализа этих сигналов необходимо:

3.1 Собрать схему, приведенную на рисунке 4.2 справа.

Рисунок 4.2 Схема для получения спектра сигнала

2. Дважды щелкнуть по изображению функционального генератора. Откроется окно, показанное на рисунке 4.2 слева. На генераторе будут установлены параметры предыдущего включения. Для выполнения задания нужно установить свои параметры.

3. Щелкнуть в окне функционального генератора на кнопку с изображением синусоиды.

4. В поле Frequency установить значение (n) МГц, где n – порядковый номер студента в списке группы, в поле Duty cycle установить значение 50, в поле Amplitude значение 11 В, в поле Offset значение 0.

5. Двойным щелчком по осциллографу раскрыть его. Настроить начальную развертку осциллографа. В поле Time base установить начальное значение 0,5 мкс/дел. В поле Channel A установить значение развертки по вертикали 5 В/дел.

6. В пункте меню Analysis/Analysis Options... в закладке Instruments поставить птичку перед надписью Pause after each screen и нажать кнопку ОК. Это означает, что после каждого заполнения экрана осциллографа моделирование будет приостанавливаться, чтобы была возможность наблюдать сигнал.

7. Запустить моделирование из пункта меню Analysis/Activate или, нажав на изображение выключателя в верхнем правом окне программы.

8. Подбирая развертку, убедиться, что на экране осциллографа наблюдается сигнал требуемой формы (тот, кнопка которого нажата в окне функционального генератора).

9. Остановить моделирование, выбрав пункт меню Analysis/Stop или нажав на изображение выключателя в верхнем правом окне программы.

Все подготовлено для проведения спектрального анализа.

2. Провести спектральный анализ. Для этого нужно выбрать пункт меню Analysis/Fourier... Появится диалоговое окно, в котором в поле Fundamental Frequency установить значение частоты (n) МГц, а в поле Number of harmonics значение 75. Нажать кнопку Simulate и получить изображение спектра исследуемого сигнала.

3. Изображение сигнала (с экрана осциллографа) и его спектра следует скопировать и вставить в таблицу 1. Записать в таблицу соответствующее значение Total harmonic distortion (коэффициент нелинейных искажений). Закрыть окно результатов моделирования.

4. В окне функционального генератора нажать на кнопку с изображением сигнала треугольной формы. В поле Duty cycle установить значение (n). Понаблюдать форму сигнала на осциллографе, выполнив пункты 3.7 ‑ 3.9

5. Провести спектральный анализ сигнала треугольной формы, выполнив пункты 3.10 ‑ 3.11. Изображение сигнала и его спектра следует скопировать и вставить в таблицу 1.

6. Повторить спектральный анализ сигнала треугольной формы для значений Duty cycle равных 50 и (100-n).

7. В окне функционального генератора нажать на кнопку с изображением сигнала прямоугольной формы. В поле Duty cycle установить значение n. Понаблюдать форму сигнала на осциллографе, выполнив пункты 3.7 ‑ 3.9

8. Провести спектральный анализ, выполнив пункты 3.10‑3.11. Изображение сигнала и его спектра следует скопировать и вставить в таблицу 1.

9. Повторить спектральный анализ сигнала прямоугольной формы для значений Duty cycle равных 50 и (100-n).

Таблица 1

№ п/п	Изображение сигнала	Значение Duty cycle	Изображение спектра сигнала	Коэффициент нелинейных искажений
1		50
2		n
3		50
4		100-n
5		n
6		50
7		100-n