лабы / лаба_10_33 / отчёт_лаба10
.pdf15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
2.2ПОЛУЧЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКОВ
СПОМОЩЬЮ ПРОГРАММЫ MICRO-CAP
2.2.1 ТЕОРИТИЧЕСКАЯ СПРАВКА
Входное напряжение |
|
Для всех схем принять: |
|
u1 (t) = Um sin(2 π f t), |
(18) |
s
где u1(t) – синусоидальное напряжение;
Um – амплитуда входного напряжение (равна 1 В); f – частота входного напряжения (равна 2 кГц);
t [0; 1] мс – интервал времени.
u1sq(t) – прямоугольное напряжение,
где минимальное значение равно −1 В;
максимальное значение равно 1 В;
время начала переднего фронта импульса равно 0 с;
время начала плоской вершины импульса равно 0 с;
конец плоской вершины импульса равен 0,25 мс;
момент достижения минимального значения равен 0,25 мс;
период следования импульсов равен 0,5 мс.
u1tri (t) – треугольное напряжение,
где минимальное значение равно −1 В;
21
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx» максимальное значение равно 1 В;
время начала переднего фронта импульса равно 0 с;
время начала плоской вершины импульса равно 0,25 с;
конец плоской вершины импульса равен 0,25 мс;
момент достижения минимального значения равен 0,5 мс;
период следования импульсов равен 0,5 мс.
Для интегрирующей цепи без ОУ
t
u2(t) = K1 ∫ u1(t)dt,
0
где u2(t) – выходное напряжение;
K1 – коэффициент пропорциональности.
Для активной интегрирующей цепи с ОУ
−1
U2 = j 2 π f R C U1.
Для дифференцирующей цепи без ОУ
d
u2(t) = K2 dt u1(t),
где u2(t) – выходное напряжение;
K2 – коэффициент пропорциональности.
Для активной дифференцирующей цепи с ОУ
(19)
(20)
(21)
U2 = −j 2 π f R C U1. |
(22) |
22
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
2.2.2 ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ВЫХОДНОГО НАПРЯЖЕНИЯ В АКТИВНЫХ ИТНГЕРИРУЮЩЕЙ И ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЙ ЦЕПЯХ
2.2.2.1 Построение кривых выходного напряжения активной интегрирующей цепи с ОУ при различных кривых входного напряжения
Исследуемая цепь изображена на рисунке 7. Она состоит из источника напряжения (синусоидального или импульсного); конденсатора C1 ёмкостью
100 нФ; резистора R1 сопротивлением 1 кОм; батареей V1, V2 с ЭДС 22 В и операционного усилителя LF155 (X1) со следующими параметрами
(параметры не зависят от источника напряжения; используются для всех цепей):
•«LEVEL» 1;
•«CMRR» 100k;
•«IOFF» 3p;
•«PM» 60;
•«SRN» 7MEG;
•«TYPE» 3;
•«VNS» -13;
•«A» 200k;
•«GBW» 2.5MEG;
•«IOSC» 20m;
•«ROUTAC» 50;
•«SRP» 7MEG;
•«VCC» 22;
•«VOFF» 2M;
•«C» 30p;
•«IBIAS» 30p;
23
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
•«PD» 25m;
•«ROUTDC» 75;
•«VEE» -22;
•«VPS» 13.
Синусоидальное входное напряжение
Необходимо построить кривую выходного напряжения исследуемой активной интегрирующей цепи с синусоидальным источником напряжения со следующими характеристиками (используются для всех цепей с синусоидальным источником напряжения):
•«A» 1 (амплитуда напряжения);
•«PH» 0;
•«TAU» 0;
•«DC» 0;
•«RP» 0;
•«F» 2k (частота источника);
•«RS» 1m (внутреннее сопротивление).
Для этого используется инструмент «Analysis Transient» со следующими параметрами:
•«Maximum Run Time» 1m (используется для анализа всех цепей);
•«Maximum Time Step» 0.01m (используется для анализа всех цепей);
•«Number of Points» 501 (используется при анализе всех цепей);
•«P» 1 (используется при анализе всех цепей);
•«X Expression» t (используется при анализе всех цепей);
•«Y Expression» V(V1) (используется при анализе всех цепей);
•«X Range» 1m,0,0.1m (используется при анализе всех цепей);
•«Y Range» auto (используется при анализе всех цепей);
•«P» 2 (используется при анализе всех цепей);
24
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
•«X Expression» t (используется при анализе всех цепей);
•«Y Expression» V(2);
•«X Range» 1m,0,0.1m (используется при анализе всех цепей);
•«Y Range» auto (используется при анализе всех цепей);
График кривой выходного напряжения при синусоидальном напряжении
представлен ниже (рисунок 19).
Рисунок 19. График кривой выходного напряжения активной интегрирующей цепи с ОУ при синусоидальном входном напряжении (Micro-Cap)
Прямоугольно-импульсное входное напряжение
Необходимо построить кривую выходного напряжения исследуемой активной интегрирующей цепи с импульсным источником напряжения со следующими характеристиками (используются для всех цепей с импульсным источником напряжения и прямоугольными импульсами):
•«VZERO» -1 (минимальное значение напряжения);
•«VONE» 1 (максимальное значение напряжения);
•«P1» 0 (начало переднего фронта);
•«P2» 0 (начало плоской вершины);
•«P3» 0.25е-3 (конец плоской вершины);
•«P4» 0.25е-3 (момент достижения минимума);
25
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
• «P5» 0.5е-3 (период следования импульсов).
Для этого используется инструмент «Analysis Transient» со следующими параметрами:
•Параметры, общие для анализа всех цепей;
•«Y Expression» V(2).
График кривой выходного напряжения при прямоугольно-импульсном входном напряжении представлен ниже (рисунок 20).
Рисунок 20. График кривой выходного напряжения активной интегрирующей цепи с ОУ при прямоугольно-импульсном входном напряжении (Micro-Cap)
Треугольно-импульсное входное напряжение
Необходимо построить кривую выходного напряжения исследуемой активной интегрирующей цепи с импульсным источником напряжения со следующими характеристиками (используются для всех цепей с импульсным источником напряжения и треугольными импульсами):
•«VZERO» -1 (минимальное значение напряжения);
•«VONE» 1 (максимальное значение напряжения);
•«P1» 0 (начало переднего фронта);
•«P2» 0.25е-3 (начало плоской вершины);
26
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
•«P3» 0.25е-3 (конец плоской вершины);
•«P4» 0.5е-3 (момент достижения минимума);
•«P5» 0.5е-3 (период следования импульсов).
Для этого используется инструмент «Analysis Transient» со следующими параметрами:
•Параметры, общие для анализа всех цепей;
•«Y Expression» V(2).
График кривой выходного напряжения при треугольно-импульсном входном напряжении представлен ниже (рисунок 21).
Рисунок 21. График кривой выходного напряжения активной интегрирующей цепи с ОУ при треугольно-импульсном входном напряжении (Micro-Cap)
2.2.2.2 Построение кривых выходного напряжения активной
дифференцирующей цепи с ОУ при различных кривых входного
напряжения
Исследуемая цепь изображена на рисунке 16. Она состоит из источника напряжения (синусоидального или импульсного); конденсатора C1 ёмкостью
100 нФ; резистора R1 сопротивлением 1 кОм; батареей V1, V2 с ЭДС 22 В и операционного усилителя LF155 (X1) со параметрами, описанными в пункте
2.2.2.1.
27
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
Синусоидальное напряжение
Необходимо построить кривую выходного напряжения исследуемой активной дифференцирующей цепи с синусоидальным источником напряжения с характеристиками, описанными в пункте 2.2.2.1.
Для этого используется инструмент «Analysis Transient» со следующими параметрами:
•Параметры, общие для анализа всех цепей;
•«Y Expression» V(2).
График кривой выходного напряжения при прямоугольно-импульсном входном напряжении представлен ниже (рисунок 22).
Рисунок 22. График кривой выходного напряжения активной дифференцирующей цепи с ОУ при синусоидальном входном напряжении (Micro-Cap)
Прямоугольно-импульсное входное напряжение
Необходимо построить кривую выходного напряжения исследуемой активной дифференцирующей цепи с импульсным источником напряжения с характеристиками, описанными в пункте 2.2.2.1.
Для этого используется инструмент «Analysis Transient» со следующими параметрами:
28
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
•Параметры, общие для анализа всех цепей;
•«Y Expression» V(5).
График кривой выходного напряжения при прямоугольно-импульсном входном напряжении представлен ниже (рисунок 23).
Рисунок 23. График кривой выходного напряжения активной дифференцирующей цепи с ОУ при прямоугольно-импульсном входном напряжении (Micro-Cap)
Треугольно-импульсное входное напряжение
Необходимо построить кривую выходного напряжения исследуемой активной дифференцирующей цепи с импульсным источником напряжения с характеристиками, описанными в пункте 2.2.2.1.
Для этого используется инструмент «Analysis Transient» со следующими параметрами:
•Параметры, общие для анализа всех цепей;
•«Y Expression» V(2).
График кривой выходного напряжения при треугольно-импульсном входном напряжении представлен ниже (рисунок 24).
29
15.04.2023 «Отчёт_лабораторная_10.docx»
Рисунок 24. График кривой выходного напряжения активной дифференцирующей цепи с ОУ при треугольно-импульсном входном напряжении (Micro-Cap)
30