01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
Рисунок 4. График временных зависимостей напряжений на конденсаторе и на катушке при апериодическом процессе.
Рисунок 5. График временной зависимости тока в цепи при апериодическом процессе.
11
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
2.2ПОЛУЧЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ
СПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ MICRO-CAP
2.2.1 ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В
RCL-ЦЕПИ С ИСТОЧНИКОМ ПОСТОЯННОГО НАРЯЖЕНИЯ
Исследуемая цепь изображена на рисунке 6. Она состоит из: источника постоянной ЭДС (V1) с ЭДС 1 В; резистора R1 сопротивлением 1500 Ом;
конденсатора C1 ёмкостью 18 нФ; катушки индуктивности с индуктивностью
25 мГн; ключа K и заземления.
Рисунок 6. Схема исследуемой цепи, в которой наблюдается колебательный процесс.
Необходимо построить зависимости тока, напряжения на катушке,
напряжения на конденсаторе, напряжения источника от времени.
Для построения графиков зависимостей вышеуказанных величин от времени используется инструмент «Transient Analysis» со следующими параметрами:
•Maximum Run Time «1e-3» (используется при построении всех зависимостей);
•Maximum Time Step «0.1e-5» (используется при построении всех зависимостей);
•Number of Points «501» (используется при построении всех зависимостей);
•P «1» (используется при построении всех зависимостей, кроме зависимости тока от времени: тогда P «2»);
•X Expression «t» (используется при построении всех зависимостей);
12
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
•X Range «1e-3,0» (используется при построении всех зависимостей);
•Y Expression «V(C1)» (зависимость напряжения на конденсаторе от времени);
•Y Range «1.5,-0.75,0.75» (зависимость напряжения на конденсаторе от времени);
•Y Expression «V(V1)» (зависимость напряжения источника от времени);
•Y Range «1.5,-0.75,0.75» (зависимость напряжения источника от времени);
•Y Expression «V(L1)» (зависимость напряжения на катушке от времени);
•Y Range «1.5,-0.75,0.75» (зависимость напряжения на катушке от времени);
•Y Expression «I(R1)» (зависимость тока от времени);
•Y Range «75u,-450u,75u» (зависимость тока от времени).
Графики зависимостей вышеописанных величин представлены ниже
(рисунок 7).
Рисунок 7. Графики временных зависимостей различных величин на элементах RCL-цепи при колебательном процессе.
13
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
2.2.2 ИССЛЕДОВАНИЕ АПЕРИОИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В
RCL-ЦЕПИ С ИСТОЧНИКОМ ПОСТОЯННОГО НАРЯЖЕНИЯ
Исследуемая цепь изображена на рисунке 8. Она состоит из: источника постоянной ЭДС (V1) с ЭДС 1 В; резистора R1 сопротивлением 3300 Ом;
конденсатора C1 ёмкостью 18 нФ; катушки индуктивности с индуктивностью
25 мГн; ключа K и заземления.
Рисунок 8. Схема исследуемой цепи, в которой наблюдается апериодический процесс.
Необходимо построить зависимости тока, напряжения на катушке,
напряжения на конденсаторе, напряжения источника от времени.
Для построения графиков зависимостей вышеуказанных величин от времени используется инструмент «Transient Analysis» со следующими параметрами:
•Maximum Run Time «1e-3» (используется при построении всех зависимостей);
•Maximum Time Step «0.1e-5» (используется при построении всех зависимостей);
•Number of Points «501» (используется при построении всех зависимостей);
•P «1» (используется при построении всех зависимостей, кроме зависимости тока от времени: тогда P «2»);
•X Expression «t» (используется при построении всех зависимостей);
•X Range «1e-3,0» (используется при построении всех зависимостей);
•Y Expression «V(C1)» (зависимость напряжения на конденсаторе от времени);
14
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
•Y Range «1.5,-0.75,0.75» (зависимость напряжения на конденсаторе от времени);
•Y Expression «V(V1)» (зависимость напряжения источника от времени);
•Y Range «1.5,-0.75,0.75» (зависимость напряжения источника от времени);
•Y Expression «V(L1)» (зависимость напряжения на катушке от времени);
•Y Range «1.5,-0.75,0.75» (зависимость напряжения на катушке от времени);
•Y Expression «I(R1)» (зависимость тока от времени);
•Y Range «300u,-75u,75u» (зависимость тока от времени).
Графики зависимостей вышеописанных величин представлены ниже
(рисунок 9).
Рисунок 9. Графики временных зависимостей различных величин на элементах RCL-цепи при апериодическом процессе.
15
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
2.2.3 ИССЛЕДОВАНИЕ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ПРОЦЕССА В
RCL-ЦЕПИ С ИМПУЛЬСНЫМ ИСТОЧНИКОМ НАРЯЖЕНИЯ
Исследуемая цепь изображена на рисунке 10. Она состоит из: резистора
R1 сопротивлением 1500 Ом; конденсатора C1 ёмкостью 18 нФ; катушки индуктивности с индуктивностью 25 мГн; ключа K, заземления; импульсного источника напряжения со следующими параметрами:
•Минимальное значение напряжения – 0 В;
•Максимальное значение напряжения – 1 В;
•Начало переднего фронта – 0 с;
•Начало плоской вершины импульса – 0 с;
•Конец плоской вершины импульса – 0,25 мс;
•Момент достижения минимального значения – 0,25 мс;
•Период следования импульсов – 0,5 мс.
Рисунок 10. Схема исследуемой цепи, в которой наблюдается колебательный процесс.
Необходимо построить зависимость напряжения на конденсаторе от времени. Для этого используется инструмент «Transient Analysis» со следующими параметрами:
•Maximum Run Time «1e-3»;
•Maximum Time Step «0.1e-5»;
•Number of Points «501»;
•P «1»;
•X Expression «t»;
•X Range «1e-3,0,2e-4»;
16
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
•Y Expression «V(C1)» (зависимость напряжения на конденсаторе от времени);
•Y Range «1.6,-0.4,0.4» (зависимость напряжения на конденсаторе от времени);
График зависимости напряжения на конденсаторе от времени представлен
ниже (рисунок 11).
Рисунок 11. График временной зависимости напряжения на конденсаторе в RCL-цепи при колебательном процессе.
2.2.4 ИССЛЕДОВАНИЕ АПЕРИОДИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА В
RCL-ЦЕПИ С ИМПУЛЬСНЫМ ИСТОЧНИКОМ НАРЯЖЕНИЯ
Исследуемая цепь изображена на рисунке 12. Она состоит из: резистора R1
сопротивлением 3300 Ом; конденсатора C1 ёмкостью 18 нФ; катушки индуктивности с индуктивностью 25 мГн; ключа K, заземления; импульсного источника напряжения со следующими параметрами:
•Минимальное значение напряжения – 0 В;
•Максимальное значение напряжения – 1 В;
•Начало переднего фронта – 0 с;
•Начало плоской вершины импульса – 0 с;
•Конец плоской вершины импульса – 0,25 мс;
•Момент достижения минимального значения – 0,25 мс;
17
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
• Период следования импульсов – 0,5 мс.
Рисунок 12. Схема исследуемой цепи, в которой наблюдается апериодический процесс.
Необходимо построить зависимость напряжения на конденсаторе от
времени. Для этого используется инструмент «Transient Analysis» со
следующими параметрами:
•Maximum Run Time «1e-3»;
•Maximum Time Step «0.1e-5»;
•Number of Points «501»;
•P «1»;
•X Expression «t»;
•X Range «1e-3,0,2e-4»;
•Y Expression «V(C1)» (зависимость напряжения на конденсаторе от времени);
•Y Range «1.6,-0.4,0.4» (зависимость напряжения на конденсаторе от времени);
18
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
График зависимости напряжения на конденсаторе от времени представлен
ниже (рисунок 13).
Рисунок 13. График временной зависимости напряжения на конденсаторе в RCL-цепи при апериодическом процессе.
19
01.04.2023 «Отчёт_лабораторная_8.docx»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения работы методами непосредственного расчёта и построения в среде эмуляции работы электрических схем Micro-Cap, были построены временные зависимости различных характеристик RCL-цепи при колебательном и апериодическом процессах при источнике постоянного напряжения; с помощью программы Micro-Cap были построены временные зависимости напряжения на конденсаторе при колебательном и апериодическом процессах при импульсном источнике напряжения.
По результатам сравнения непосредственно рассчитанных и снятых с графика значений, было установлено почти полное (на уровне погрешности округления) равенство соответствующих величин.
20