2.2 Получение значений и построение графиков с помощью программы micro‑cap

2.2.1 Теоритическая справка

Комплексное сопротивление двухполюсника рассчитывается следующим образом:

(13)

где, R =  – резистивное сопротивление двухполюсника;

X =  – реактивное сопротивление двухполюсника;

– модуль комплексного сопротивления двухполюсника;

φ = arg( ) – аргумент (фаза) комплексного сопротивления двухполюсника;

ω = 2πf – угловая частота;

f – частота;

– мнимая единица.

Для C‑цепи

(14)

формула (14) – комплексное сопротивление конденсатора.

(15)

формула (15) – ёмкостное сопротивление конденсатора.

Для L‑цепи

(16)

формула (16) – комплексное сопротивление катушки.

(17)

формула (17) – индуктивное сопротивление катушки.

Закон Ома для комплексных величин

	(18)
	(19)
	(20)
	(21)

формула (18) – комплексный ток;

формула (19) – комплексное падение напряжения;

формула (20) – комплексное напряжение на конденсаторе;

формула (21) – комплексное напряжение на катушке.

2.2.2 Построение различных цепей и получение необходимых данных

Для всех цепей используется источник синусоидального напряжения (V1) со следующими данными:

• Амплитуда тока (А) равна 1,27 А;

• Частота (F) равна 6 кГц;

• Внутреннее сопротивление источника равно 0,01 Ом.

Для всех *С‑цепей используется конденсатор (С1) ёмкостью С = 38,7 нФ.

Для всех *L‑цепей используется катушка индуктивности (L1) с индуктивностью L = 31 мГн.

Для всех R*‑цепей используется резистор (R1) с сопротивлением R = 3005 Ом.

Для всех цепей срез данных производится на частотах 1, 2, 3, 4, 5 кГц.

2.2.2.1 Получение данных с‑цепи

Для построения графика зависимости модуля комплексного сопротивления конденсатора от частоты источника в C‑цепи (рисунок 1) используется инструмент «AC Analysis» со следующими параметрами:

• Frequency Range «Liner», «6k, 0.5k» (используется при анализе всех остальных видов цепей);

• Number of Points «501» (используется при анализе всех остальных видов цепей);

• P «1» (используется при анализе всех остальных видов цепей);

• X Expression «f» (используется при анализе всех остальных видов цепей);

• X Range «6k,500,500» (используется при анализе всех остальных видов цепей);

• Y Range «autoalways» (используется при анализе всех остальных видов цепей);

• Y Expression «MAG(V(C1)/I(C1)).

С получившегося графика (рисунок 19) необходимо снять значения модуля комплексного сопротивления конденсатора в C‑цепи при тех же частотах, что и при теоретическом расчёте. Данные, полученные с графика, представлены в таблице 1 (приложение «Б»).

Рисунок 19. График зависимости модуля комплексного напряжения конденсатора в C‑цепи от частоты (Micro-Cap).

Для построения графика зависимости аргумента (фазы) комплексного сопротивления конденсатора от частоты источника в C‑цепи (рисунок 1) используется инструмент «AC Analysis» со следующими параметрами:

• Параметры, общие для всех цепей;

• Y Expression «ph(V(C1)/I(C1))».

С получившегося графика (рисунок 20) необходимо снять значения аргумента (фазы) комплексного напряжения конденсатора в C‑цепи при тех же частотах, что и при теоретическом расчёте. Данные, полученные с графика, представлены в таблице 1 (приложение «Б»).

Рисунок 20. График зависимости аргумента (фазы) комплексного сопротивления конденсатора в C‑цепи от частоты источника (Micro-Cap).