c_frisk-6-38
.pdf
|
Лабораторная работа ¹ 1 |
15 |
|
|
|
|
Окончание списка переменных |
|
|
|
|
F |
Частота |
|
|
|
|
S |
Комплексная частота, равная 2*PI*F*j |
|
|
|
|
RND |
Генератор случайных чисел (0 < = RND < = 1) |
|
|
|
|
ONOISE |
Напряжение шумов на выходе |
|
|
|
|
INOISE |
Напряжение шумов на входе (ONOISE/gain) |
|
|
|
|
PG(V1) |
Мощность источника V1 |
|
|
|
|
PS(X1) |
Мощность емкостная или индуктивная поглощаемая прибором X1 |
|
|
|
|
PD(D1) |
Мощность рассеиваемая прибором D1 |
|
|
|
|
|
|
|
7Литература
1.Фриск В. В. Основы теории цепей. Лабораторный практикум на персональном компьютере. М.: СОЛОН-Пресс, 2002. 192 с.
2.Разевиг В. Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V. М.: СОЛОН, 1997. 280 с.
3.Разевиг В. Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7. M.: Горячая линия—Телеком, 2003. 68 с.
4.Фриск В. В. Основы теории цепей. Расчеты и моделирование с помощью пакета компьютерной математики Mathcad. М.: СОЛОН-Пресс, 2006. 83 с.
5.Гаврилов Л. П., Соснин Д. А. Расчет и моделирование линейных электрических цепей с применением ПК. М.: СОЛОН-Пресс, 2004. 448 с.
Лабораторная работа ¹ 2
Исследование на ЭВМ характеристик источника постоянного напряжения
1 Цель работы
С помощью программы Micro-Cap получить внешние характеристики источников напряжения. Познакомиться с зависимыми источниками.
2 Задание для самостоятельной подготовки
Изучить основные положения теории цепей об источниках стр. 16—20, 83—83 [1] и стр. 18—24 [2]. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.
3 Предварительный расчет
3.1. Рассчитать и построить зависимость тока I от сопротивления нагрузки RH â öåïè (ðèñ. 1à).
Ðèñ. 1
Принять:
E = 2,4 В — ЭДС источника;
r = 320 Ом — внутреннее сопротивление источника;
RH = 0, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5000 Ом — сопротивление нагрузки;
I = E/(r + RH) — ток в нагрузке от сопротивления нагрузки RH.
Данный график занести в соответствующий раздел отчета. Полученные данные запишите в табл. 1.
Лабораторная работа ¹ 2 |
17 |
|
|
3.2. Для той же цепи рассчитать и построить следующие зависимости: UH = IRH = f(RH) — падения напряжения на нагрузке от сопротивления
нагрузки RH;
ÐÈÑÒ = EI = f(RH) — мощность источника от сопротивления нагрузки RH; Ðr = I2r = f(RH) — мощность, выделяемая на внутреннем сопротивлении
источника от сопротивления нагрузки RH;
ÐÍ = I2RH = f(RH) — мощность, выделяемая на нагрузке от сопротивления нагрузки RH;
η = 100%(ÐÍ/ÐÈ) = f(RH) — коэффициент полезного действия (КПД) цепи от сопротивления нагрузки RH.
Данные графики занести в соответствующие разделы отчета. Полученные данные записать в табл. 1.
Таблица 1
|
По предварительному расчету |
|
Получено экспериментально |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RH, Îì |
I, ìÀ |
UH, Â |
ÐÈÑÒ, Âò |
Ðr, Âò |
ÐH, Âò |
η , % |
I, ìÀ |
UH, Â |
ÐÈÑÒ, Âò |
Ðr, Âò |
ÐH, Âò |
η , % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
320 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1280 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2560 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3. Äëÿ öåïè (ðèñ. 1á) с линейным источником переменного тока управляемым переменным напряжением (ИНУТ) рассчитать амплитуду напряжения Um на нагрузке, если управляющее сопротивление γ = 3 Ом, управляющий ток i(t) = 2sin(2π ft), f = 2 кГц, для двух значений сопротивлений нагрузки RH 100 Îì è 200 Îì.
Полученные данные записать в табл. 2.
Таблица 2
|
По предварительному расчету |
|
ÝÂÌ |
|
|
|
|
|
|
RH, Îì |
γ , Îì |
Im, À |
Um, Â |
Um, Â |
|
|
|
|
|
100 |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
200 |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
4 Порядок выполнения работы
Будем считать, что ЭДС Е и внутреннее сопротивление источника r (рис. 1à) являются постоянными величинами. В этом случае внешняя характеристика источника (рис. 2) будет выражаться уравнением прямой линии
UÍ (I) = E − rI.
Режим, при котором ток равен нулю I = 0, называется режимом холостого хода, в этом случае UH = UX = E. Физически это равносильно отключению нагрузки (RH = ∞ ).
Режим, при котором напряжение равно нулю UH = 0, называется режимом короткого замыкания (RH = 0). В этом случаи ток достигает своего максимального значения I = IK = E/r.
Если положить внутреннее сопротивление источника равным нулю r = 0, то нагрузочная характеристика не будет зависеть от тока UH = E (рис. 3). В этом случае источник называется идеальным.
Ðèñ. 2 |
Ðèñ. 3 |
Из этого можно сделать следующий вывод. В реальном источнике, для которого выполняется неравенство r << RH, приближенно из схемы можно исключить r, тогда этот источник по своим свойствам будет приближаться к идеальному источнику ЭДС.
Исследуем с помощью ЭВМ характеристики источника постоянного напряжения.
4.1 Запуск программы схемотехнического моделирования Micro-Cap
Включить ЭВМ и запустить программу Micro-Cap
C:\MC8DEMO\mc8demo.exe
èëè
ПУСК\Все программы\Micro-Cap Evaluation 8\Micro-Cap Evaluation 8.0.
Лабораторная работа ¹ 2 |
19 |
|
|
В появившемся окне Micro-Cap 8.1.0.0 Evaluation Version (рис. 4) собрать схему для исследования источника ЭДС (рис. 1).
Ðèñ. 4
4.2Сборка схемы
4.2.1Ввод источника постоянной ЭДС
Ввести источник постоянной ЭДС (Battery) Å = 2,4 Â (V = 2.4).
Откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources и выберите
Battery (ðèñ. 5).
Ðèñ. 5
20 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Курсор примет форму графического изображения батареи напряжения. Поместите его на рабочее окно, так как показано на рис. 6.
Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появится окно Battery. Введите 2.4 â îêíå Value, â îêíå Show установите галочку (рис. 7).
Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появиться окно Plot с зависимостью
Ðèñ. 6 напряжения источника от времени (рис. 8).
Закройте это окно, щелкнув на кнопке Закрыть. Нажмите
кнопку ÎÊ (ðèñ. 7).
Ðèñ. 7
Ðèñ. 8
Лабораторная работа ¹ 2 |
21 |
|
|
4.2.2 Ввод земли
Откройте меню Component\Analog Primitives\Connectors и выберите землю
Ground (ðèñ. 9).
Установите землю снизу от источника V1 (ðèñ. 10).
Ðèñ. 9
Ðèñ. 10
4.2.3 Ввод внутреннего сопротивления источника
Ввести резистор R1 = r = 320 Ом.
Откроите меню Component\Analog Primitives\Passive Components и выберите команду резистор Resistor (ðèñ. 11).
Лабораторная работа ¹ 2 |
22 |
|
|
Ðèñ. 11
Ðèñ. 12
Курсор примет форму резистора (прямоугольник с выводами). Поместите его на рабочее окно, возле источника и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Resistor (ðèñ. 12).
 îêíå Value введите значение сопротивления 320 (320 Ом), нажмите кнопку OK.
Для поворота резистора используйте кнопку Rotate (ðèñ. 13).
Лабораторная работа ¹ 2 |
23 |
|
|
Ðèñ. 13
4.2.4 Ввод сопротивления нагрузки
Ввести резистор R2 = RH.
Откроите меню Component\Analog Primitives\Passive Components и выберите команду резистор Resistor (ðèñ. 11).
Курсор примет форму резистора (прямоугольник с выводами). Поместите его на рабочее окно, возле элемента земля и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Resistor (ðèñ. 14).
Ðèñ. 14
24 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
 îêíå Value введите переменную времени T (t), нажмите кнопку OK.
Ðèñ. 15
В окне редактора появится следующее изображение (рис. 15).
4.2.5 Ввод проводников
Соедините все элементы проводниками. Для этого нажмите на кнопку ввода ортогональных проводников Wire Mode и, удерживая левую кнопку мыши, «прочертите» соединяя необходимые полюсы элементов (рис. 16).
В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L2_1.CIR (File\Open...) (ðèñ. 17).
Ðèñ. 16
Ðèñ. 17