Фриск том 3

4.3.1 Анализ диодного амплитудного ограничителя «снизу» последовательного типа при синусоидальном воздействии

Получите зависимости напряжений на входе u1(t)=V(V1) и выходе u2(t)=V(R1)

амплитудного ограничителя от времени t (рис. 2).

Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19).

На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 25.

Рис. 25

Запустите построение, нажав кнопку Run.

На экране появиться график синусоидального напряжения на входе u1(t)=V(V1) и график напряжения ограниченного снизу на выходе цепи u2(t)=V(R1) (рис.26).

Рис. 26

Замечание. Если кривые не появились, то на клавиатуре нажмите клавишу F9 и

убедитесь, что все величины для построения графиков введены правильно. Нажмите

кнопку Run.

131

Убедитесь в том, что выходное напряжение ограничено снизу. Скопируйте полученные

кривые в отчет.

4.4 Сборка диодного амплитудного ограничителя «сверху» последовательного типа

Собрать схему с источником синусоидального напряжения, диодом и резистором (рис.

4).

Выведите диод D1 из предыдущей схемы. Воспользуйтесь командой отражения Flip Y и

установите на прежнее место в схему (рис. 27).

Рис. 27

4.4.1 Анализ диодного амплитудного ограничителя «сверху» последовательного типа при синусоидальном воздействии

Получите зависимости напряжений на входе u1(t)=V(V1) и выходе u2(t)=V(R1)

амплитудного ограничителя от времени t (рис. 4).

Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19).

На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 25.

Запустите построение, нажав кнопку Run.

Убедитесь в том, что выходное напряжение ограничено сверху. Скопируйте полученные кривые в отчет.

4.5 Сборка диодного амплитудного двухстороннего ограничителя параллельного типа

Собрать схему с источником синусоидального напряжения, резистором и двумя диодами

(рис. 5).

Измените предыдущую схему. Введите второй диод D2=1N5391 (рис. 28).

132

Рис. 28

4.5.1 Анализ диодного амплитудного двухстороннего ограничителя параллельного типа при синусоидальном воздействии

Получите зависимости напряжений на входе u1(t)=V(V1) и выходе u2(t)=V(D2)

амплитудного двухстороннего ограничителя от времени t (рис. 5).

Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19).

На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 29.

Рис. 29

Запустите построение, нажав кнопку Run.

Убедитесь, что кривая на выходе ограничена и сверху и снизу. Скопируйте полученные кривые в отчет.

4.6 Сборка диодного амплитудного ограничителя последовательного типа со смещением

Собрать схему с источником синусоидального напряжения, резистором, диодом и

батареей (рис. 6).

133

Измените предыдущую схему. Удалите (Delete) второй диод D2 и введите батарею

(Battery) V2=1V. Выведите номера узлов Node Numbers (рис. 30).

Рис. 30

4.6.1 Ввод батарей

Ввести источники постоянного напряжения V2=1 В=1V. Выберите Battery или откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources\Battery.

Зафиксируйте положение батареи, щелкнув левой клавишей мыши. Появиться окно

Battery. Введите значение (Value) один вольт 1V (рис. 31).

134

Рис. 31

Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot.

Появиться окно Plot с зависимостью напряжения источника от времени (рис. 32).

Рис. 32

Закройте это окно, щелкнув на кнопке Закрыть (рис. 32). Нажмите кнопку ОК (рис. 31).

135

4.6.2 Анализ диодного амплитудного двухстороннего ограничителя параллельного типа при синусоидальном воздействии

Получите зависимости напряжений на входе u1(t)=V(V1) и выходе u2(t)=V(2)

амплитудного ограничителя со смещением от времени t (рис. 6).

Для этого в меню Analysis выберите команду Transient… (рис. 19).

На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков, так как показано на рис. 33.

Рис. 33

Запустите построение, нажав кнопку Run.

Убедитесь, что кривая напряжения на выходе имеет ограничения сверху. Скопируйте полученные кривые в отчет.

5 Обработка результатов машинного эксперимента

Сравнить полученные графики и данные с графиками и данными, полученными в предварительном расчете. Сделать выводы по каждому пункту исследования.

6 Вопросы для самопроверки

1.Какие цепи называются линейными и какие нелинейными? Приведите пример.

2.Что понимается под аппроксимацией ВАХ нелинейных элементов? Приведите пример.

3.Нарисуйте схему простейшего выпрямителя. Объясните его работу.

4.Нарисуйте схему простейшего ограничителя входного сигнала. Объясните его работу.

5.Что называют пульсациями. Приведите пример.

136

7 Содержание отчета

Отчет оформляется (ГОСТ 7.32-2001) в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, 1,5 интервала.

Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал:

титульный лист; цель работы; результаты предварительного расчета и машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и краткие ответы на них.

8Литература

1.Фриск В.В. Основы теории цепей. –М.: РадиоСофт, 2002. - 288 с.

2.Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей. –М.: Радио и связь,

2003. - 592 с.

3.Урядников Ю.Ф и др. Теория электрических цепей. Часть I. - М.: МТУСИ, 1999. - 66 с.

4.Амелина М. А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования MicroCap Версии 9, 10. – Смоленск, Смоленский филиал НИУ МЭИ, 2012. – 617 с.

Лабораторная работа № 35

Исследование активных фильтров Баттерворта первого порядка

1 Цель работы

С помощью машинного эксперимента получить АЧХ и ФЧХ активного ФНЧ на операционном усилителе с характеристикой Баттерворта первого порядка. Сравнить полученные характеристики с помощью программы Micro-Cap, с аналогичными характеристиками, полученными расчетным путем.

2 Задание для самостоятельной подготовки

Изучить основные положения теории электрических цепей о синтезе активных фильтров стр. 50-53, 102-104 [1], 462-464 [2], выполнить предварительный расчет; письменно ответить на вопросы для самопроверки. Познакомится с возможностями схемотехнического моделирования

[3].

137

3 Предварительный расчет

3.1 Рассчитать значения всех элементов звена первого порядка ФНЧ Баттерворта (рис. 1),

если коэффициент усиления звена k=2, частота среза f2=500 Гц.

Рис. 1

Занесите полученные данные в таблицу 1 отчета.

3.2 Получить операторную передаточную функцию напряжения H(p) звена первого порядка ФНЧ Баттерворта (рис. 1), построить графики АЧХ и ФЧХ, данного звена f[0; 1] кГц.

Занесите полученные графики в соответствующий раздел отчета.

3.3 Повторите все вычисления и построения для k=4.

138

4 Порядок выполнения работы

Операторная передаточная функция звена первого порядка ФНЧ Баттерворта

.

С=2 fC;

,

,

.

Величины элементов можно рассчитать по следующим формулам:

, Ф;

, Ом;

, Ом;

, Ом.

4.1 Запуск программы схемотехнического моделирования Micro-Cap

Включить ЭВМ и запустить программу Micro-Cap

C:\MC10DEMO\mc10demo.exe или

ПУСК\Все программы\Micro-Cap 10 Evaluation\Micro-Cap 10 Evaluation.

В появившемся окне Micro-Cap Evaluation Version (рис. 2) собрать исследуемую схему

активного ФНЧ Баттерворта (рис. 1).

139

Рис. 2

4.2 Сборка активного ФНЧ Баттерворта

Собрать схему с источником синусоидального напряжения, конденсатором и двумя резисторами (рис. 1).

4.2.1 Ввод источника синусоидального напряжения

Ввести источник V1 синусоидального напряжения (Sin Source) с амплитудой Um=1

В=A=1, частотой F=1 кГц =F=1k.

Откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources и выберите Sin Source

(рис. 3).

140