Frisk_2
.pdf
Рис. 29
Закройте окно с графиком импульса. Нажмите кнопку OK.
Выделите курсором ключ, его две земли и удалите их, нажав на клавиатуре клавишу Delete. Образовавшийся разрыв замените проводником.
Получиться схема с импульсным источником напряжения (рис. 30).
Рис. 30
160
При затруднениях загрузите файл L23_2.CIR.
Постройте кривые напряжения на конденсаторе С1 при колебательном и апериодическом процессах в исследуемой цепи, вводя рассчитанные в предварительном расчете значения сопротивления резистора R1. Скопируйте полученные кривые в отчет.
5 Обработка результатов моделирования
Рассчитать критическое сопротивление цепи для всех экспериментов.
RКР=2ρ.
Сравнить кривые напряжений с аналогичными кривыми, полученными теоретически. Сделать выводы.
6 Вопросы для самопроверки
1.Что называется переходным процессом?
2.Сформулируйте законы коммутации.
3.В чем состоит сущность классического метода анализа переходных процессов?
4.Каким уравнением описываются процессы в цепях второго порядка?
5.Какие условия называются начальными?
7 Содержание отчета
Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, 1,5 интервала. Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал: ти-
тульный 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.Семенова Т.Н., Сивов В.А., Урядников Ю.Ф., Фриск В.В. Теория электрических це-
пей. Ч. II/ МТУСИ. — М., 2000. — 57 с.
2.Афанасьев В.П., Каблукова М.В. Сборник описаний лабораторных работ по курсу ТЭЦ. Ч. 1. МТУСИ. — М.: 1999. — 28 с.
3.Добротворский И.Н. ТЭЦ. Лабораторный практикум. — М.: Радио и связь, 1990. —
216с.
4.Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V. — М.: СОЛОН, 1997. — 280 с.
5.Фриск В.В. Основы теории цепей. — М.: РадиоСофт, 2002. — 288 с.
161
Лабораторная работа № 24
Исследование на ЭВМ спектров периодических негармонических сигналов
1 Цель работы
С помощью машинного эксперимента изучить спектральный состав периодических негармонических сигналов.
2 Задание для самостоятельной подготовки
Изучить основные положения теории по спектрам сигналов стр. 4-12 [1], стр.136-143 [2], стр.6-12 [3], стр.159-164 [5]; выполнить предварительный расчет; письменно ответить на вопросы для самопроверки. Познакомится с возможностями схемотехнического моделирования [4].
3 Предварительный расчет
3.1 Построить кривую на отрезке времени 0 ≤ t ≤ 1мкс, мгновенное значение которой определяется выражением
u(t) = 2 + 5 sin(2π f1 t) + 3 sin(3 2π f1 t) В, (1)
где f1 =1 МГц.
3.2Построить амплитудный дискретный спектр этого сигнала.
3.3Нарисуйте в масштабе спектр однополупериодного сигнала (рис. 1).
Рис. 1
Um =100 В, f=1/T = 100 Гц.
4 Порядок выполнения работы
4.1 Включить ЭВМ и запустить программу Micro-Cap. В появившемся окне вызвать источник напряжения NFV, задаваемый математической зависимостью (рис.2).
162
Рис. 2
Ввести в окне Value математическую зависимость (1) (рис. 3). 2+5.0*SIN(2*PI*1E6*t)+3.0*SIN(3*2*PI*1E6*t)
163
Рис. 3
Убедитесь, что источник правильно работает. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появиться окно Plot с зависимостью напряжения источника от времени. Закройте это окно. Нажмите кнопку ОК (рис. 3).
Осциллограф и анализатор спектра просто дорисовываются (рис. 4) кнопкой «Graphics». Отрицательный полюс источника должен быть заземлен.
Рис. 4
164
В случае возникновения проблем загрузите с сайта поддержки учебного процесса
(http://frisk.newmail.ru/) для ознакомления файл L24_1.CIR (File\Open…).
Построить зависимость мгновенного напряжения генератора NFV на отрезке времен 0≤t≤1 мкс и его дискретный амплитудный спектр.
Для этого в меню Analysis выбрать команду Transient… . На экране появиться окно
Transient Analysis Limits.
В нем задать параметры построения этих графиков, так как показано на рис. 5.
Рис. 5
Time Range интервал расчета переходного процесса Tmax[, Tmin].
Maximum Time Step максимальный шаг интегрирования.
Page номер страницы в котором будет построен график.
P номер окна в котором будет построен график.
XExpression — аргумент функции.
YExpression — имя функции.
X Range интервал отображения аргумента по оси Х. Y Range интервал отображения функции по оси Y.
Запустить построение, нажав кнопку Run. На экране появиться зависимости u(t)=V(E1) и результаты расчета гармоник этого сигнала HARM(E1).
Убедитесь, что входной сигнал имеет негармоническую форму, а в дискретном спектре отсутствует вторая гармоника.
4.2Отредактируйте полученные графики используя кнопку Т (Text Mode). Добавьте названия, введите единицы измерения по осям и т.п..
Для помещения этих графиков в отчет нужно одновременно нажать на клавиатуре клавиши <Alt + Print Screen>, открыть отчет и нажать кнопку «Вставить».
4.3Продолжить моделирование и построить кривую u(t)=V(Е1) и дискретный спектр HARM(Е1) если амплитуда третьей гармоники равна 1 В.
Для перехода к схеме цепи используйте на клавиатуре клавишу F3.
Для перехода к окну Transient Analysis Limits используйте на клавиатуре клавишу F9. Закончить моделирование.
4.4Собрать простейшую выпрямительную схему состоящую из источника синусоидаль-
ного напряжения Sine Source (Component\Analog Primitives\Waveform Sources) с ам-
плитудой 100 В и частотой 100 Гц (рис. 6), полупроводникового диода и резистора 10 кОм и земли (рис. 7).
165
Рис. 6
Рис. 7
Выбор элементов можно осуществить с помощью основного меню (рис. 8).
Рис. 8
При вводе диода задается значение DO (рис. 9). 166
Рис. 9
Нажмите кнопку ОК.
Соединительные линии прочерчиваются ортогональными проводниками Wire Mode. 4.5 Щелкнуть на закладке Models находящейся в левом нижнем углу экрана и ввести
следующие параметры полупроводникового диода и источника синусоидального напряжения
(рис. 10).
.MODEL V1 SIN (F=100 A=100)
.MODEL D0 D (IS=10F),
Рис. 10
где:
IS=10F ток насыщения;
F=100 Гц частота синусоидального сигнала; A=100 В — амплитуда синусоидального сигнала. При затруднениях загрузите файл L24_2.CIR.
4.6 Построить на первом графике зависимость мгновенного напряжений генератора V(V1). На втором графике построить зависимость мгновенного напряжения на резисторе V(R1) и на третьем графике его дискретный амплитудный спектр HARM(V(R1)).
Для этого в меню Analysis выбрать команду Transient… (рис. 11).
167
Рис. 11
На экране появиться окно Transient Analysis Limits. В нем задать параметры построения этих графиков, так как показано на рис. 12.
Рис. 12
Запустить построение, нажав кнопку Run.
На экране появиться зависимости мгновенных напряжений на генераторе, резисторе и результаты расчета гармоник напряжения на резисторе.
Убедитесь, что напряжение на генераторе синусоидальной формы, а напряжение на резисторе имеет однополупериодную форму.
5 Обработка результатов машинного эксперимента
Сравнить кривые напряжений и спектры с аналогичными кривыми, и спектрами полученными в предварительном расчете. Сделать выводы.
168
6 Вопросы для самопроверки
1.Что такое спектр напряжения?
2.Почему анализируемые напряжения имеют дискретный спектр?
3.Запишите ряд Фурье и назовите его составляющие.
4.Что представляет собой равенство Парсеваля?
7 Содержание отчета
Отчет оформляется в формате MS Word 2000. Шрифт Times New Roman 14, 1,5 интерва-
ла.
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.Семенова Т.Н., Сивов В.А., Урядников Ю.Ф., Фриск В.В. Теория электрических це-
пей. Ч II.- М.: МТУСИ, 2000. — 57 с.
2.Добротворский И.Н. ТЭЦ. Лабораторный практикум. — М.: Радио и связь, 1990. —
216с.
3.Каблукова М.В. Теория электрических цепей (часть 2). Конспект лекций. — М.: МТУ-
СИ, 2000. — 84 с.
4.Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования Micro-Cap V. –М.: СОЛОН, 1997. — 280 с.
5.Фриск В.В. Основы теории цепей. — М.: РадиоСофт, 2002. — 288 с.
169