Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГАОУ ВПО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова»

Физико-технический институт

Кафедра радиотехники и информационных технологий

Лабораторные работы

по дисциплине «Теория колебаний и волн» с применением редактора Multisim и пакета Mathcad

Разработал:

Доцент каф. РТ и ИТ

Федоров В.Н.

Якутск 2014

Содержание

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………...………....5

1 ОБЗОР ВИРТУАЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЙ…………………………….………...…6

1.1 STAR……………………………………………………………………….………...…..7

1.2 EWB………………………………………………………………………….………......7

1.3 Simulink………...………………………………………………………………………..8

1.4 Краткие сведения о пакетах Multisim и Mathcad……………………..………………9

1.4.1 Multisim………………………………………………………………………………..9

1.4.2 Mathcad……………………………………………………………………………….20

2 Теоретические сведения по выполняемым

ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ……………..………………………………………....24

2.1 Гармонические осцилляторы……………………...…………..…………………..….24

2.2 Сложение гармонических колебаний…………………..……………...…………......27

2.3 Ангармонические осцилляторы…………………………………………………...….30

2.4 Параметрические колебания……………...……………………………………...…...32

2.5 Нелинейные волны……………….......…………………………………….……….....34

2.6 Хаотические колебания……………………………………………………………….36

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ………………………………..…….………….40

3.1 Гармонические осцилляторы……………………………………………………...….40

3.1.1 Лабораторная работа «Исследование гармонических колебаний»…………..…..40

3.1.2 Лабораторная работа «Исследование затухающих

гармонических колебаний»……………………………….………………………………44

3.1.3 Лабораторная работа «Исследование частотных свойств

резонансных контуров».......................................................................................................47

3.2 Сложение гармонических колебаний……………………….……………………..…49

3.2.1 Лабораторная работа «Сложение однонаправленных колебаний»…………..…..49

3.2.2 Лабораторная работа «Сложение перпендикулярных колебаний»…………..…..50

3.3 Ангармонические осцилляторы………………………………………………………51

3.3.1 Лабораторная работа «Осциллятор Дуффинга»..........................……………….…51

3.3.2 Лабораторная работа «Осциллятор Ван-дер-Поля»……………………………....53

3.4 Параметрические колебания………………………………………………………….58

3.4.1 Лабораторная работа «Исследование параметрического усилителя»……..…….58

3.5 Нелинейные волны..………………………………………………………………..….60

3.5.1 Лабораторная работа «Солитоны»…………………………………..……………..60

3.6 Хаотические колебания……………………………………………………………….61

3.6.1 Лабораторная работа «Осциллятор Лоренца»…………………………..…………61

3.6.2 Лабораторная работа «Генератор шума»………………………..…………………62

ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………...…………………..….64

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………………66

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

В настоящей дипломной работе используются следующие определения, обозначения и сокращения:

STAR - Software Tools for Academics and Researchers

EWB - Electronics Workbench

SPICE - Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis

ANSI - American National Standards Institute

DIN - Deutsches Institut für Normung

АЧХ – амплитудно-частотная характеристика

ФЧХ – фазо-частотная характеристика

ЛР – лабораторная работа

ПК – персональный компьютер