ТОЭ лабы / ENIN_KuleshovaKolchanovaEs'kovPustynnikov

O ptions (Ctrl+ Y) – набор к оманд установк и параметров. O per ating Point – расчет режима по постоянному току. A C F r eq ue ncy – расчет частотны х характеристик.

Tran si ent – расч ет переходного режима. Fourie r – спектральный анализ Фурье. Monte C arlo – статистический анализ.

Displa y G r aph вывод результатов анализа.

Win dow – окна.

Arrang e (Ctrl+W ) – упорядочение информации в рабочем окне. Circuit – вы вод схем ы на передний экран.

Descri ption ( Ctrl+ D) – вывод на передний экр ан описания схемы.

He lp – меню настро ен о стандартны м д ля Win dows способом, содер жит сведения по всем командам, к о мпонентам и о самой программе.

К раткий обзор библиотечных ком понентов программы E WB

Fav or it es – вспомогательн ые компоненты. Размещаются подсхемы, если они есть в данной схеме (в исходном состоянии раздел пуст).

Sou rces – источники сигналов ( меню для выбора компонентов показано на рис. 2). Сюда же пом е щен компонент «заземление».

Рис. 2

Ис точники

Вобщ ем случ ае источники могут быть представ ле ны ген раторами напряжен ия или генерат орами ток а.

а б в г

Рис. 3 . Источники: а – идеальный ист оч ник постоянного напряжения; б – идеальный источник постоянн ого тока; в – источник переменного н апряжения; г – ис точник переменного тока

Источни ки тока делятся на и сточ ники постоянного т ока, переменного тока и у правляемые ( функциональные) источники. Кроме т ого , они подразделяются на из мерительные источники и исто чники для электро-

1 1

питания. Примером измерительного источника является функциональный генератор.

Источники постоянного напряжения и тока. Величина ЭДС идеального источника постоянного напряжения или батареи (рис. 3, а) (Voltage) задается от мкВ(µV) до кВ(kV) в диалоговом окне, вызываемое двумя щелчками левой кнопки мыши (рис. 4). Короткой чертой в изображении батареи обозначается вывод, имеющий отрицательный потенциал по отношению к другому выводу. Батареи в Electronics Workbench имеют внутреннее сопротивление, равное нулю.

Величина задающего тока идеального источника тока задается от мкА до кА. Стрелка указывает направление тока от + к – во внешней цепи.

Источники переменного напряжения и тока. Для генератора си-

нусоидального напряжения (рис. 3, в) задаются частота (Frequency), действующее значение (Voltage) и начальная фаза (Phase) напряжения с помощью диалогового окна (рис. 5).

Значения тока, частоты и начальной фазы идеального генератора синусоидального тока устанавливаются так же, как для источника синусоидального напряжения.

Идеальный генератор импульсного напряжения является источником однополярных импульсов. Для них задаются амплитуда, частота следования и коэффициент заполнения (Duty cycle – отношение длительности импульса к периоду следования – величина, обратная скважности).

Установка этих параметров осуществляется с помощью диалогового окна, показанного на рис. 6. При указанном на рис. 6 значении коэффициента заполнения 50 % длительность импульса равна половине периода. Периодическая импульсная последовательность называется

меандром.

12

Рис. 6

логовом окне этого источника за дае тся единственны й парам етр – коэффици ен т передачи , равный о тн о шению выходно го напряжения к току управления; парам етр имеет размерность сопротивл ен ия. Для источника

1 3

Рис. 8

Конденсаторы. Конденсаторы представлены тремя т ипами. Первый тип охватывает п рак ти чески все к о нденсато ры, второй – электролитические, третий – переменны е. Значение емкости каждого конд ен сатора м о жет быть установлено в пределах от 1 0 8 пФ(p F) до 108 Ф(F). Ем кость переменного конденсатора устанавливается с помощь ю клавиш – ключей так ж е, как и положени е движ ка переменн ого резистора.

И ндуктивн ые элемент . Параметр ы ка тушек с постоянной и переменной индуктивностью задаю тся с помо щью диало гов ых окон, аналогичных окнам для р езисторов и ко нденсато ров.

Тра нс форм аторы . В диалоговом окне установки параметров линейных трансформаторо в задаются коэф фициент трансформации N , индуктив-

тумблера, управляемого нажатием наз наче нной клавиши (по умолчанию клави ши S pa ce – пробел). Им я клавиш и устанавливается в диалоговом окне.

КУ на рис. 9 , б – реле времени ( переключатель с программ ируемы м временем переклю ч ения).

Рис. 9

Его параметры зада ются с пом ощью диало гового окна на рис. 1 0. Пара-

1 4

(перев од контактов в исходное с остоян ие) , это время также отсчитывается от момента начала мо ел ирования.

рис. 9, в). Перв ый п араметр диалогового окна – напряжение в кл ючения, второй – напряжени я в ыключени я (для компо нента на рис. 9, г – ток включен ия и вы ключения соответствен но).

Diodes – раздел, объединяющий семейство диодов (рис. 12).

Р ис. 1 2

I ndica tors–индикаторн ые устройства (рис. 1 3).

Рис. 1 3

Меню раздела соде ржит ( лева направо) амперметр и вольтметр с цифр ов ым отсчетом, одиночные и м ногосегме нтные свето индикаторы,

ние, режи мы постоянного DC или переменного АС тока).

А мперметр (задается в нутреннее с о противление, режим постоянного DC или переменного ока А С).

1 5

Лампа накали вания (задаются напряжение, мощ ность) . M iscellaneous – ко мпонент ы смеш а нного типа (рис. 1 4).

Р ис. 1 4

В разделе имеются: плавкий предох ран итель , набор подсхем в ф ормате Spice , линии связи с распределенным и параметрами с потерями и без потерь, кварцевый генератор, коллекторн ый э ле ктр о двига тель постоянного тока, электровакуумный тр иод, фи ль тры-накопители на перек лючаемых индуктивн остях.

Контр ольно-измерите льны е приборы ( рис. 15).

Рис. 1 5

Му льтиметр . На лицевой па нел и м у льти метра расположен ди с- плей для отображ е ния результатов измерения, клеммы для под-

ключения к схеме и к нопки у пра вления:

–выбор режима изм ерен ия тока, напряж ения, сопротивления и о слаблен ия (зату хания) ;

Oh mmeter curr en t – т ок че-

рез контролируемы й объект.

Decobel standart – установ-

( по умолчан ию V1=1 B).

1 6

Ф ункцио нальны й генератор (F u nct ion Gene rator)

На лицевой панели генератора расположен ы клеммы для подключ ен ия к схе ме и кнопки управления:

– выбор форм ы входного сигнала: сину сои да ль ной ( вы бран по умолчани ю), треугольной или прямоугольной;

– уста новка часто т ы вых о дного сигнала; – установка коэф фициен-

та заполнения в %: для имп у ль сных с иг на лов это отношение длительности импульса к периоду повторения – величина, обратная скважности;

вертикали ( Y POS ). Выбор реж има по в х оду осуществляетс я нажати е м кнопок АС, О, DC .

Рис. 16 . Лицевая пан ель осциллографа

Режи м АС предназначен для наблюдения только сигналов переменного тока. В реж име О входной зажи м зам ыкается на землю . В режиме DC м о жно проводить осциллографи чески е изм ер ен ия как постоянного, так и переменн ого тока.

1 7

время; в режиме В /А : по верти кал и – сигнал канала В, п о горизонтали – сигнал канала А ; в ре жиме А/В: п о вертикали – сигнал канала А, п о горизонтали – сигнал ка на ла В.

В режиме развертки Y/T д лите ль ность развертки (TIME BA SE) может бы ть задана в диапазоне от 0 ,1 нс/дел (n s/div ) до 1 нс/дел (s/di v) с возмож нос ть ю уста новки смещения в тех же един ицах п о горизонтали, т.е по оси X ( X PO S).

можность сканирования с помощью визирных линий (с инег о и красного цвета), ко то р ые могут бы ть установлены курсором за треугольны е уш ки (о ни об означен ы также ц ифрами 1 и 2 ) в любое место экрана. При это м в индикаторны х око шках под экраном привод ятся результаты измере-

Измеритель А ЧХ и ФЧХ (Bode Plo tte r, рис. 17 )

Р ис. 1 7

1 8

Измеритель АЧХ И ФЧХ предназначен для анализа амплитудночастотных (при нажатой кнопке MAGNI TUDE, включена по умолчанию) и фазо-частотных (при нажатой кнопке PHASE) характеристик при логарифмической (кнопка LOG) или линейной (кнопка LIN) шкале по осям Y (VERTICAL) и X (HORIZONTAL).

Настройка измерителя заключается в выборе пределов измерения коэффициента передачи и вариации частоты с помощью кнопок в окошках F – максимальное и I – минимальное значение.

Значение частоты и соответствующее ей значение коэффициента передачи или фазы индицируется в окошках в правом нижнем углу измерителя. Значение указанных величин в отдельных точках АЧХ и ФЧХ можно получить с помощью вертикальной визирной линии, находящейся в исходном состоянии в начале координат и перемещаемой по графи-

ку мышью или кнопками ← →. Результаты измерения можно записать также в текстовый файл. Для этого необходимо нажать кнопку SAVE и в диалоговом окне указать имя файла (по умолчанию предлагается имя схемы). В полученном таким образом текстовом файле с расширением

.bod АЧХ и ФЧХ представляются в табличном виде.

Подключение прибора к исследуемой схеме осуществляется с помощью зажимов IN (вход) и OUT (выход). Левые клеммы зажимов подключаются соответственно ко входу и выходу исследуемого устройства, а правые к общей шине. Ко входу устройства необходимо подключить функциональный генератор или другой источник переменного напряжения, при этом каких-либо настроек в этих устройствах не требуется.

РАБОТА 1

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНОЙ РАЗВЕТВЛЕННОЙ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Цель работы. Проверить выполнение законов Кирхгофа, принципов наложения и взаимности, теоремы о линейных соотношениях.

Пояснения к работе

Первый закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма токов в узле равна нулю. С одним знаком учитываются токи, подтекающие к узлу, а с другим – отходящие от него:

∑I = 0.

19

Второй закон Кирхгофа. Алгебраическая сумма падений напряжения в контуре равна алгебраической сумме ЭДС контура (в левой части со знаком «плюс» учитываются падения напряжения на тех элементах, токи в которых совпадают с выбранным направлением обхода контура, в правой – ЭДС тех источников, стрелки которых совпадают с направлением обхода):

∑IR = ∑E.

Взаимно независимыми уравнениями являются уравнения для токов всех узлов цепи за исключением одного. Для любой цепи взаимно независимые уравнения для напряжений получаются, если, записав уравнение для любого контура, мысленно разорвать в нем одну ветвь, а следующие уравнения также с разрывом ветви записывать для оставшихся целых контуров до их исчерпания. Уравнения для напряжений всех контуров – ячеек плоской (планарной) цепи кроме внешнего контура взаимно независимы.

Принцип наложения. Ток любой ветви линейной электрической цепи с несколькими источниками может быть представлен в виде алгебраической суммы составляющих от действия каждого источника в отдельности.

Принцип взаимности. Если в пассивной линейной цепи выделить две ветви ab и cd, в одну из них включить ЭДС Еab = Е, а в другой измерить ток Icd = I, затем переставить ту же ЭДС во вторую ветвь (Еcd = Е), а ток измерить в первой, то эти два тока окажутся равными (Iab = I).

Теорема о линейных соотношениях. Если в линейной электриче-

ской цепи изменять какой-либо один параметр (сопротивление, ЭДС или задающий ток источника), то любые две величины (токи или напряжения) окажутся связанными линейным соотношением вида

у = ах + b.

Теорема компенсации. Любой двухполюсник можно заменить источником ЭДС, равной напряжению на зажимах двухполюсника и имеющей ту же полярность, и при этом токи и напряжения остальной части цепи не изменятся.

Схема электрической цепи

В работе используется двухконтурная схема, показанная на рис. 1.1. Значения ЭДС источников постоянного напряжения и сопротивлений в исходной схеме задаются согласно табл. 1.1 (номер варианта указывает преподаватель). В процессе работы значение Е1 придется изменить в соответствии с программой.

20