483

22.Выбираем и переносим из библиотеки “Linear” сумматор “Sum” (элемент 4).

23.В строке параметров “List of signs” (список знаков) устанавливаем “++”, это значит, что сигналы будут складываться.

24.Схема соединения элементов ГЛИН соответствует функциональной схеме.(см.рис. 10).

25.Из библиотеки “Sources” переносится источник синусоидального напряжения “Sine wave1” (элемент 7 ), моделирующий один из перемножаемых сигналов.

Рис.17-Параметры ключа.

Рис.18.-Параметры источника постоянного напряжения.

26.В окне параметров в строке “Amplitude” устанавливаем амплитуду сигнала, например Um1= 3В (Рис.19).

27.В строке “frequency” вводим частоту сигнала, рад/сек.

28. Параметры “Phase”(сдвиг фаз) и “Sample time” (длительность сигнала) оставляем без изменения; аналогично применяем “Apply” и закрываем “Close” окно редактирования параметров элемента.

29.Для моделирования блока ШИМ из библиотеки нелинейных элементов “Nonlinear” выбираем блок “Sign” (элемент 9 ), действующий по принципу: если на входе сигнал больше «0» , то на выходе «+1» , иначе на выходе «-1».

30. Для моделирования R-C звена переносим из библиотеки ”Linear”

элемент 13 “Transfer Fcn”.

31.Двойным нажатием на значке блока “Transfer Fcn” вызываем окно редактирования параметров. В строке “Numerator” – числитель передаточной функции вводится “1”

32.В строке “Denominator”-знаменатель передаточной функции вводится “0.1 1”,где значение 0.1 является постоянной времени фильтра.

33. . После установки аналогично предыдущим случаям закрываем окно редактирования параметров элемента.

34.Генератор сигналов “Sine wave”(элемент 10) , моделирующий второй перемножаемый сигнал выбирается аналогично “Sine wave1”

Рис.19Настройка параметров источника синусоидального сигнала.

35.В окне параметров в строке “Amplitude” устанавливаем амплитуду сигнала UM= 2В.

36.В строке “frequency” вводим частоту сигнала 2 f 314 рад/сек.

37.Остальные параметры оставляем без изменения, аналогично

38.Ключ “Switch1”(элемент 12, рис 10) выбирается аналогично элементу “Switch”(элемент 3, рис 10).

39.В строке параметров “Threshold” порог срабатывания этого ключа принимаем равным “0”.

40.Сумматор “Sum1”(элемент 8) выбирается также ,как элемент

“Sum” 4 рис.10 .

41. В строке «List of signs :» (список знаков) вводим “ - + “ исходя из принципов работы ШИМ, применяем «Apply» и закрываем окно

«Close».

42.Производим соединение схемы и добавление измерительных устройств “Scope” согласно схемы рис.10.

43.Для сохранения модели ИПУ необходимо в меню File выбрать пункт Save as и нажать левую кнопку манипулятора. После появления окна сохранения в строке названия следует ввести имя сохраняемого файла и нажать кнопку OK.

3.4.Запуск процесса моделирования в среде SIMULINK.

Перед началом моделирования работы схемы необходимо установить общие параметры моделирования процесса функционирования. Для этого выполняются следующие действия:

1.В меню “Simulation” главного файлового меню выбрать пункт

“Parametres”.(Рис.20)

2.После выбора пункта “Parametres” появляется окно задания параметров моделирования “Simulation parametrs” (Рис. 21).

3. Для более точного моделирования следует выбрать минимально возможный шаг вычисления. В окне программы следует в строках

«Relative tolerance» (относительное разрешение) и «Absolute tolerance» (абсолютное разрешение) рекомендуется вводить величины значительно меньше самой малой постоянной времени, действующей в схеме. С учетом вышесказанного в модели ИПУ взяты параметры, показанные на рис. 21.

Рис.20-Выбор пункта настройки параметров работы функциональной схемы.

Рис.21Окно выбора параметров “Simulation parametres”.

4.При моделировании появляется необходимость наблюдения происходящих процессов на разных временных интервалах (например в схеме ИПУ генератор линейно изменяющихся сигналов имеет частоту 10 кГц, а перемножаемые сигналы изменяются с частотой 50 Гц).В зависимости от величины интервала времени в строке «Stop time:» (время окончания) вводим конечное время в секундах.

5. Для задания параметров моделирования приступаем к настройке всех осциллографов «Scope». Двойным нажатием на элемент «Scope» входим в окно редактирования (рис. 22).

Рис.22-Окно результатов измерительного прибора “Scope”.

6.Кнопка 1 (рис.22) служит для просмотра осциллограмм с увеличенным разрешением (функция увеличительного стекла). Кнопка 2 (рис. 22) позволяет увеличить разрешение только по оси X (оси времени), кнопка 3 увеличивает разрешение по оси Y. Нажатие на правую кнопку мыши при просмотре осциллограмм позволяет отменить любое увеличение разрешения.

7.При нажатии на кнопку 4 (Рис.22) появляется окно изменения свойств измерительного прибора ”Scope”.

8.В закладке «Axes» (координаты) в строках «Y max» и «Y min» вводим максимальные и минимальные координаты по оси Y.

9.В закладке «Settings» (установки) ставим «галочку» у строки «Limit rows to last» (количество рядов для вычислений), в этой строке вводим “5000000”.

10.После установки всех параметров измерительного прибора выбираем «Apply» , затем «Close».

Рассмотренная выше методика моделирования ИПУ с помощью программы MATLAB позволяет проектировать другие электронные устройства, моделировать их работу в различных режимах,

3.5. Процессы, происходящие в ИПУ при синусоидально изменяющихся входных перемножаемых сигналах.

Предположим, что на вход ИПУ для перемножения поступают два совпадающих по фазе входных гармонических сигнала u1 и u2 , одной и той же частоты.(рис. 23).

Рис. 23. Временные диаграммы импульсного перемножающего устройства при синусоидальных входных сигналах.

На рис. 27 u1 – мгновенное значение первого перемножаемого напряжения; u2 - мгновенное значение второго перемножаемого напряжения; u3 – напряжение на входе фильтра нижних частот; u4 – напряжение на выходе генератора линейно изменяющегося напряжения;u5 – напряжение на выходе компаратора напряжения.

Частота входных гармонических сигналов при перемножении ω1= ω1=314 рад/с, амплитудные значения сигналов Um1=3 В, Um2=2 В, сдвиг фаз равен нулю. Как видно из временной диаграммы напряжения u3 на рис.28 через четверть периода длительность поло-

жительных импульсов становится близкой к нулю, а длительность отрицательных импульсов максимальна, что и должно быть при гармонических напряжениях с нулевым сдвигом по фазе на входе ИПУ.

Рис. 24. Временные диаграммы напряжения на выходе фильтра нижних частот импульсного перемножающего устройства при синусоидальных входных сигналах (сдвиг фаз равен 0).

На рисунке 24 приведены кривые на выходе импульсного

Как видно из графика на рис. 24 напряжение на выходе ИПУ устанавливается для кривой а через время t=0.25с для постоянной времени 1 0.2с и для кривой б через время t=0.75с для постоянной

времени 2 1с.

Таким образом можно сделать вывод о том, что изменяя постоянную времени апериодического звена можно повысить быстродействие ИПУ при входных перемножаемых сигналах различной формы и частоты.

Библиографический список

1.А.Дж.Пейтон, В.Волш Аналоговая электроника на операционных усилителях.;

М:Бином, 1994352 с.

2.П.Хоровитц ,У.Хилл Искусство схемотехники. В 3 т., 4-е-изд. М .:Мир1993.

3.А.Гультяев. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows : Практическое пособие.- СПб.: Корона принт , 1999.- 288с.

4.В.П.Дьяконов, И.В. Абраменкова, В.В. Круглов "MATLAB с пакетами расширений."; М.: Нолидж, 2001. - 800 с.

5.Н.Мартынов, А.Иванов Программирование в системе MATLAB. М.: МГУ, 2000 (электронный вариант пособия: http://www.cbtop.ru/ matlab / index.htm.)

УДК 621.38 ББК 38.844

Рецензент: Н.Ф.Рожков, к.т.н., доцент кафедры “Информационноизмерительная техника” (ОмГТУ)

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для студентов очной и заочной формы обучения, обучающихся по направлению 654500 “Электротехника, электромеханика и электротехнологии”.

Попов А.П., Горшенков А.А. Моделирование электронных цепей с использованием MATLAB 5.1 (на примере аналогового импульсного перемножающего устройства): Учебное пособие.-Омск: Изд-во СибАДИ, 2003.- 40с.

Ил.24.Библиогр.: 5 назв.

Учебное пособие предназначено для студентов, изучающих следующие дисциплины: “Элементы электроники”, “Электрические и электронные аппараты”, “Электрические измерения”, ”Cхемотехника” по направлению 654500 “Электротехника, электромеханика и электротехнологии ”, специальность 180800“Электрооборудование автомобилей и тракторов”.

Учебное пособие написано в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по указанным направлению и специальности.

Данное пособие облегчает усвоение материала по моделированию электронных цепей с помощью программы MATLAB и позволяет углубить понимание процессов, протекающих в тех или иных электронных цепях. Кроме того, пособие может быть использовано при выполнении курсовых и дипломных проектов.

Ил.5.Библиогр.:5назв.

А.П.Попов,А.А.Горшенков, 2003Издательство СибАДИ, 2003

Учебное издание

Попов Анатолий Петрович Горшенков Анатолий Анатольевич

Моделирование электронных цепей с использованием MATLAB 5.1 (на примере аналогового импульсного перемножающего устройства)

Учебное пособие

Лицензия №00064 от 16.08.99

Формат 60*90 116.Бумага ксероксная.

Объем 3 п.л. Тираж 100 экз. Цена договорная

Издательство СибАДИ 644099, г.Омск, ул.П.Некрасова, 10.

Отпечатано в ПЦ издательства СибАДИ 644099, г.Омск, ул.П.Некрасова,10