Frisk_1_tom
.pdf
100 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Ðèñ. 20
Получите зависимости мгновенных напряжений на входе u1(t) = V(1) и выходе u2(t) = V(3) системы с обратной связи от времени t. Для этого в меню Analysis выберите команду Transient... (ðèñ. 16).
На экране появиться окно Transient Analysis Limits, в котором следует задать параметры построения требуемых графиков так, как показано на рис. 21.
Ðèñ. 21
Запустите построение, нажав кнопку Run.
На экране появиться графики зависимости напряжения на входе V(1) и выходе системы с обратной связью V(3) (ðèñ. 22).
Отредактируйте эти графики.
По графику V(3) определите величину амплитуды выходного напряжения и занесите ее в таблицу 6.1. Графики занесите в соответствующий раздел отчета.
Лабораторная работа ¹ 6 |
101 |
|
|
Ðèñ. 22
4.7 Анализ системы с обратной связью при К = 100
Вернитесь к исходной схеме, нажав на клавиатуре клавишу F3. Повторите машинный эксперимент для K = 100 (X1). По графику V(3) определите вели- чину амплитуды выходного напряжения и занесите ее в таблицу 6.1. Графики занесите в соответствующий раздел отчета.
Замечание. Если график выходного сигнала не будет помещаться, то нажмите на клавиатуре кнопку F6 (автоматическое масштабирование).
В случае возникновении проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса (http://frisk.newmail.ru/) файл L6_3.CIR.
4.8 Анализ системы при |K β | >> 1
Вернуться к системе с обратной связью (рис. 20). Повторите машинный эксперимент для K = 1000, 2000 и 3000 (X1). По графику V(3) определите величину амплитуды выходного напряжения и занесите ее в таблицу 6.2. Графики занесите в соответствующий раздел отчета.
Таблица 6.2
|
Предварительный расчет | K β |
| >> 1 |
Машинный эксперимент |
||
|
|
|
|
|
|
Вид системы |
K |
H |
|
Um2, Â |
Um2, Â |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
ÑÎÑ (Um1 = 1 B, |
|
|
|
|
|
2000 |
|
|
|
|
|
f = 1 ÌÃö β = –0,01) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
102 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
5 Обработка результатов машинного эксперимента
Сравнить кривые напряжений с аналогичными кривыми, полученными теоретически. Сделать выводы о величине коэффициента передачи системы с обратной связью и без нее.
Сделать выводы о величине коэффициента передачи системы с обратной связью при выполнении условия | Kβ | >> 1.
6 Вопросы для самопроверки
1.Какие системы называются системами с обратной связью?
2.Выведите формулу передаточной функции напряжения системы с обратной связью в операторной форме.
3.Выведите формулу передаточной функции напряжения системы с обратной связью в комплексной форме.
4.Выведите формулу передаточной функции напряжения системы с об-
ратной связью в комплексной форме при условии Re[K(jω )β (jω )] >> 1. 5. Какая величина называется глубиной обратной связи.
7 Содержание отчета
Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, полуторный интервал.
Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: титульный лист; цель работы; результаты машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и ответы на них.
8Литература
1.Фриск В. В. Основы теории цепей. М.: РадиоСофт, 2002. 288 с.
2.Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1983. 536 с.
3.Зернов Н. В., Карпов В. Г. Теория радиотехнических цепей. Издание 2-е. Л.: Энергия, 1972. 816 с.
4.Бакалов В. П., Дмитриков В. Ф, Крук Б. И. Основы теории цепей. Издание 2. М.: Радио и связь, 2003. 592 с.
5.Фриск В. В. Основы теории цепей. Лабораторный практикум на персональном компьютере. М.: СОЛОН-Пресс, 2002. 192 с.
6.Разевиг В. Д. Система схемотехнического моделирования MICRO-CAP V. М.: СОЛОН, 1997, 280 с.
Лабораторная работа ¹ 7
Исследование S-параметров четырехполюсников
1 Цель работы
С помощью программы Micro-Cap построить зависимости S-параметров от частоты четырехполюсника с заданными S-параметрами в виде таблицы.
2 Задание для самостоятельной подготовки
Изучить основные положения теории цепей о S-параметрах стр. 232—234 [1], стр. 197—204 [2] и стр. 73—75 [3]. Выполнить предварительный расчет, письменно ответить на вопросы для самопроверки.
3 Предварительный расчет
3.1. В качестве четырехполюсника выбрать высокочастотный транзистор с общим эмиттером (BFP640). Его S-параметры можно узнать из справочников (Datasheet) или скачать в виде файла из Интернета (http://www.infineon.com/).
Создать с помощью программы «Блокнот» файл Sparam.s2p со следующей таблицей S-параметров транзистора:
f |
|
S11 |
|
S21 |
|
S12 |
|
S22 |
ÃÃö |
Модуль |
Ôàçà |
Модуль |
Ôàçà |
Модуль |
Ôàçà |
Модуль |
Ôàçà |
0.100 |
0.8590 |
-8.9 |
25.771 |
171.0 |
0.0058 |
78.5 |
0.9911 |
-5.7 |
0.200 |
0.8482 |
-19.7 |
25.347 |
163.0 |
0.0110 |
80.6 |
0.9780 |
-11.6 |
0.300 |
0.8226 |
-29.4 |
24.409 |
155.5 |
0.0161 |
77.0 |
0.9497 |
-17.0 |
0.400 |
0.7886 |
-38.4 |
23.226 |
148.3 |
0.0209 |
72.9 |
0.9126 |
-21.9 |
0.500 |
0.7507 |
-46.8 |
21.956 |
141.6 |
0.0253 |
69.1 |
0.8711 |
-26.4 |
0.600 |
0.7121 |
-54.7 |
20.684 |
135.4 |
0.0293 |
65.7 |
0.8279 |
-30.4 |
0.700 |
0.6743 |
-62.2 |
19.446 |
129.7 |
0.0328 |
62.7 |
0.7849 |
-33.9 |
0.800 |
0.6380 |
-69.1 |
18.259 |
124.6 |
0.0360 |
60.1 |
0.7431 |
-37.0 |
0.900 |
0.6036 |
-75.7 |
17.129 |
120.0 |
0.0388 |
57.8 |
0.7032 |
-39.6 |
1.000 |
0.5712 |
-81.8 |
16.065 |
115.9 |
0.0413 |
55.9 |
0.6659 |
-41.8 |
1.100 |
0.5410 |
-87.5 |
15.073 |
112.3 |
0.0436 |
54.2 |
0.6314 |
-43.6 |
1.200 |
0.5133 |
-92.9 |
14.161 |
108.9 |
0.0457 |
52.7 |
0.5999 |
-45.2 |
104 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
1.300 |
0.4881 |
-98.0 |
13.334 |
105.9 |
0.0477 |
51.5 |
0.5714 |
-46.4 |
1.400 |
0.4656 |
-102.9 |
12.593 |
103.0 |
0.0496 |
50.4 |
0.5459 |
-47.5 |
1.500 |
0.4456 |
-107.5 |
11.936 |
100.2 |
0.0515 |
49.5 |
0.5231 |
-48.5 |
1.600 |
0.4281 |
-112.0 |
11.353 |
97.6 |
0.0533 |
48.7 |
0.5028 |
-49.3 |
1.700 |
0.4128 |
-116.3 |
10.833 |
95.1 |
0.0551 |
48.1 |
0.4846 |
-50.1 |
1.800 |
0.3994 |
-120.5 |
10.363 |
92.7 |
0.0569 |
47.4 |
0.4682 |
-50.7 |
1.900 |
0.3874 |
-124.5 |
9.927 |
90.4 |
0.0587 |
46.9 |
0.4533 |
-51.4 |
2.000 |
0.3765 |
-128.4 |
9.514 |
88.3 |
0.0605 |
46.3 |
0.4395 |
-51.9 |
2.200 |
0.3571 |
-135.9 |
8.733 |
84.3 |
0.0640 |
45.3 |
0.4147 |
-52.8 |
2.400 |
0.3408 |
-143.1 |
8.030 |
80.7 |
0.0674 |
44.3 |
0.3933 |
-53.5 |
2.600 |
0.3286 |
-150.0 |
7.483 |
77.2 |
0.0710 |
43.3 |
0.3757 |
-54.2 |
2.800 |
0.3209 |
-156.4 |
7.105 |
73.6 |
0.0747 |
42.3 |
0.3616 |
-55.1 |
3.000 |
0.3117 |
-162.8 |
6.527 |
70.5 |
0.0780 |
41.3 |
0.3468 |
-55.6 |
3.500 |
0.3010 |
-177.2 |
5.736 |
62.4 |
0.0874 |
38.7 |
0.3240 |
-58.6 |
4.000 |
0.2981 |
170.5 |
5.058 |
55.4 |
0.0966 |
35.7 |
0.2944 |
-61.2 |
4.500 |
0.3047 |
159.0 |
4.550 |
48.5 |
0.1058 |
32.8 |
0.2757 |
-62.9 |
5.000 |
0.3122 |
147.8 |
4.118 |
41.6 |
0.1152 |
29.6 |
0.2617 |
-65.7 |
5.500 |
0.3221 |
138.0 |
3.762 |
35.5 |
0.1248 |
26.4 |
0.2424 |
-69.6 |
6.000 |
0.3352 |
129.3 |
3.483 |
29.1 |
0.1346 |
22.9 |
0.2240 |
-72.5 |
6.500 |
0.3505 |
120.7 |
3.231 |
22.9 |
0.1441 |
19.3 |
0.2064 |
-75.4 |
7.000 |
0.3600 |
113.0 |
3.020 |
17.1 |
0.1540 |
15.8 |
0.1933 |
-78.2 |
7.500 |
0.3771 |
107.0 |
2.861 |
11.0 |
0.1656 |
11.8 |
0.1748 |
-83.9 |
8.000 |
0.3947 |
100.1 |
2.689 |
5.0 |
0.1745 |
7.8 |
0.1534 |
-86.3 |
8.500 |
0.4125 |
95.0 |
2.578 |
-0.7 |
0.1868 |
3.9 |
0.1395 |
-92.9 |
9.000 |
0.4350 |
89.2 |
2.463 |
-7.0 |
0.1979 |
-0.8 |
0.1127 |
-99.7 |
9.500 |
0.4568 |
83.9 |
2.363 |
-13.0 |
0.2087 |
-5.6 |
0.0868 |
-106.3 |
10.000 |
0.4813 |
78.6 |
2.280 |
-19.5 |
0.2197 |
-10.9 |
0.0588 |
-118.1 |
10.500 |
0.4991 |
74.0 |
2.173 |
-26.1 |
0.2251 |
-16.4 |
0.0322 |
-143.4 |
11.000 |
0.5332 |
70.0 |
2.090 |
-31.9 |
0.2331 |
-20.1 |
0.0204 |
124.3 |
11.500 |
0.5604 |
65.7 |
2.017 |
-38.0 |
0.2410 |
-25.7 |
0.0478 |
83.3 |
12.000 |
0.6158 |
61.0 |
1.971 |
-44.9 |
0.2491 |
-29.6 |
0.0935 |
69.8 |
12.500 |
0.6507 |
54.3 |
1.880 |
-52.4 |
0.2605 |
-35.1 |
0.1343 |
58.4 |
13.000 |
0.6786 |
49.0 |
1.784 |
-58.9 |
0.2691 |
-40.7 |
0.1733 |
50.4 |
13.500 |
0.7067 |
43.2 |
1.691 |
-65.3 |
0.2760 |
-46.7 |
0.2145 |
42.3 |
14.000 |
0.7239 |
38.0 |
1.595 |
-71.7 |
0.2837 |
-54.1 |
0.2571 |
33.9 |
14.500 |
0.7513 |
34.8 |
1.505 |
-77.3 |
0.2747 |
-62.6 |
0.2856 |
29.7 |
15.000 |
0.7951 |
30.9 |
1.445 |
-82.8 |
0.2577 |
-68.1 |
0.3253 |
26.5 |
15.500 |
0.8574 |
25.3 |
1.384 |
-89.0 |
0.2466 |
-68.4 |
0.3766 |
24.5 |
16.000 |
0.8928 |
18.3 |
1.300 |
-96.2 |
0.2598 |
-72.9 |
0.4569 |
18.1 |
16.500 |
0.9130 |
12.1 |
1.202 |
-102.8 |
0.2556 |
-80.2 |
0.5203 |
9.7 |
17.000 |
0.9189 |
6.1 |
1.098 |
-108.6 |
0.2463 |
-85.2 |
0.5568 |
2.2 |
17.500 |
0.9139 |
1.2 |
0.995 |
-113.1 |
0.2413 |
-90.7 |
0.5876 |
-3.4 |
18.000 |
0.9057 |
-3.3 |
0.897 |
-115.8 |
0.2275 |
-97.3 |
0.6243 |
-10.1 |
18.500 |
0.9091 |
-5.2 |
0.846 |
-117.9 |
0.1986 |
-103.4 |
0.6147 |
-13.8 |
19.000 |
0.9584 |
-10.0 |
0.777 |
-122.5 |
0.1756 |
-100.9 |
0.6810 |
-13.5 |
19.500 |
0.9499 |
-16.3 |
0.701 |
-123.4 |
0.1753 |
-100.1 |
0.7476 |
-18.9 |
20.000 |
0.9250 |
-20.1 |
0.642 |
-123.2 |
0.1757 |
-101.2 |
0.7958 |
-23.2 |
Лабораторная работа ¹ 7 |
105 |
|
|
Сохранить данный файл в папке DATA.
3.2. Используя данные из этой таблицы, построить зависимости S21 è S12 от частоты в полярной системе координат.
4 Порядок выполнения работы
Можно показать, что при параметрах указанных на рис. 1 S11 è S21 вычисляются по следующим формулам
S 11 = 2U 1 − 1;
S 21 = 2U 1.
Ðèñ. 1
На рис. 2 показана схема машинного эксперимента для вычисления S21 è S22. Данные параметры вычисляются по следующим формулам
S21 = 2U2 ;
S22 = 2U2 − 1.
S11 — коэффициент отражения от входа четырехполюсника при согласованной нагрузки на выходе;
S12 — коэффициент передачи из второго плеча четырехполюсника в первое при согласованной нагрузки на входе;
S21 — коэффициент передачи из первого плеча четырехполюсника во второе при согласованной нагрузки на выходе;
S22 — коэффициент отражения от выхода четырехполюсника при согласованной нагрузки на входе;
U1 — комплексное напряжение на входе четырехполюсника;
Ðèñ. 2
106 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
U2 — комплексное напряжение на входе четырехполюсника; R1 — сопротивление генератора;
R2 — сопротивление нагрузки.
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.
В появившемся окне Micro-Cap 8.1.0.0 Evaluation Version (рис. 3) собрать схему для построения S11 è S21-параметров (рис. 1).
Ðèñ. 3
4.2Сборка схемы
4.2.1Ввод источника синусоидального напряжения
Ввести источник синусоидального напряжения с амплитудой Um = 1 Â (A = 1) и рабочей частотой f = 1 МГц (F = 1MEG).
Откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources и выберите Sine Source (ðèñ. 4).
Курсор примет форму графического изображения источника. Поместите его на рабочее окно так, как показано на рис. 5.
Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появиться окно Sine Source. Выберите значение рабочей частоты 1MHZ, установить галочку у Show (ðèñ. 6).
Лабораторная работа ¹ 7 |
107 |
|
|
Ðèñ. 4
Ðèñ. 5
Ðèñ. 6
108 |
Глава первая. Описание лабораторных работ по ОТЦ |
|
|
Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появится окно с зависимостью напряжения источника от времени (рис. 7).
Ðèñ. 7
Закройте это окно, щелкнув на кнопке Закрыть. Нажмите кнопку ÎÊ (ðèñ. 6).
4.2.2 Ввод резисторов
Откроите меню Component\Analog Primitives\Passive Components и выберите команду резистор Resistor (ðèñ. 8).
Ðèñ. 8
Лабораторная работа ¹ 7 |
109 |
|
|
Курсор примет форму резистора (прямоугольник с выводами). Поместите его на рабочее окно, возле источника и щелкните левой кнопкой мыши. Появиться окно Resistor (ðèñ. 9).
Ðèñ. 9
 îêíå Value введите значение сопротивления 50, установите галочку у Show и нажмите кнопку OK.
Аналогично введите второй резистор.
Ðèñ. 10
В результате на рабочем столе будут находиться три элемента так, как показано на рис. 10.
4.2.3 Ввод земли
Откройте меню Component\Analog Primitives\Connectors и выберите землю
Ground (ðèñ. 11).
Установите две земли, одну снизу от источника другую снизу от сопротивления R2 (рис. 12).