2. Выполнение работы
Контрольная работа выполняется путем схемотехнического моделирования корректирующего узла и исследования его поведения в частотной и временной областях. Модель звена – виртуальная, реализуется в компъютере с использованием среды моделирования электронных схем Electronics Workbench. Схему звена, подлежащего исследованию, собирают на рабочем поле программы из имеющихся в ней элементов, подключают к звену виртуальные измерительные приборы и запускают процесс моделирования. Результаты моделирования отображаются в виде показаний измерительных приборов или графиков тех или иных зависимостей.
Рисунок 2. Пример схемы корректирующего звена
На рисунке 2 приведен пример схемы корректирующего звена, содержащего усилитель, два резистора и конденсатор. На вход звена поступает сигнал от генератора функций, установки генератора видны на рисунке. Входной и выходной сигналы звена поданы на входы виртуального двухлучевого осциллографа.
Амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики (АЧХ и ФЧХ) звена можно получить, используя функцию AC Analysis в закладке Analysis:
Р
исунок
3. АЧХ и ФЧХ корректирующего звена
На графиках АЧХ и ФЧХ поставлены указатели, показывающие, что коэффициент передачи звена на нижних частотах составляет примерно 12 дБ. Граничная частота, определенная на уровне -3 дБ от 12 дБ, равна 7,89 кГц. Скорость спада АЧХ на частотах выше граничной составляет - 20 дБ/ дек, это означает снижение коэффициента передачи на 20 дБ при возрастании частоты в 10 раз, то есть, на одну декаду. Фаза выходного сигнала звена относительно фазы входного сигнала по мере роста частоты снижается от 1800 на нижних частотах до 1350 на частоте 7,50 кГц и при дальнейшем росте частоты падает в пределе до 900.
Переходный процесс в корректирующем звене по рис. 2 представлен на рисунке 4. Для его построения использована функция Transient, кроме того,
Рисунок 5. Переходный процесс в корректирующем звене
на генераторе функций установлены форма выходного сигнала – меандр (последовательность импульсов прямоугольной формы со скважностью, равной 2) и частота 1 кГц. Как следует из графика, длительность переходного процесса (время нарастания или спада напряжения до 0,9 от установившегося значения) составляет примерно 47 мкс.
3. Определение варианта контрольной работы
Ключом к определению варианта контрольной работы служит предпоследняя и последняя цифры номера зачетной книжки студента. Соответствие номера звена в табл. 1 и предпоследней цифры номера зачетной книжки студента устанавливает таблица 2:
Таблица 2.
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Номер корректирующего звена по табл. 1 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
Параметры элементов звена устанавливаются по таблице 3 согласно последней цифре номера зачетной книжки студента:
Таблица 3
Последняя цифра номера зачетной книжки студента |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
R1, кОм |
10 |
20 |
40 |
60 |
5 |
10 |
15 |
25 |
30 |
40 |
R11, кОм |
100 |
150 |
200 |
100 |
200 |
200 |
100 |
100 |
300 |
300 |
R2, кОм |
60 |
100 |
45 |
200 |
400 |
300 |
200 |
200 |
400 |
150 |
R3, кОм |
40 |
50 |
60 |
20 |
30 |
5 |
15 |
20 |
30 |
10 |
C1, нФ |
2 |
3 |
5 |
4 |
6 |
8 |
10 |
5 |
8 |
2 |
C2, нФ |
1 |
2 |
2 |
1 |
10 |
4 |
5 |
5 |
4 |
3 |
Пример. Пусть номер зачетной книжки студента ХХХ38. Ему соответствует номер корректирующего звена 12 в табл. 1 (предпоследняя цифра номера – 3). Это звено содержит резисторы R1, R2, R11 и конденсатор C1. В соответствии с табл. 3 (столбец 8 по последней цифре номера книжки) R1=30 кОм, R2=400 кОм, R11=300 кОм, C1=8 нФ. Прочие элементы, приведенные в табл. 3, в данном звене отсутствуют.