12.2. Исследования с применением моделирующих компьютерных программных средств Multisim

Для начала работы необходимо включить компьютер и на рабочем столе открыть папку Лаб. раб. ТОЭ и в ней Лаб. раб. № 12. Исследования проводятся в цепи, схема которой приведена на рис.12.3, где 2 источника напряжения, подключаемые к цепи ключом S5, генерируют импульсы прямоугольной формы длительностью 2 и 10 мкс. Цепи I–VI порядков составляются ключами Key = 1, 2, 3, 4. Резисторы нагрузки R1–R4 подключаются роторным переключателем Key = 6.

12.2.1. Исследование искажений в цепи первого порядка

Соберите схему, изображенную на рис. 12.1, а (С = 200 пФ, R = 5 кОм), и снимите осциллограммы напряжений и .

Установите режим работы осциллографа (ждущий) Norm или Sing. Исследование проведите для двух входных сигналов прямоугольной формы длительностью 2 и 10 мкс.

Снимите осциллограммы входного и выходного напряжений, установив на экране их совмещенное изображение.

Рис. 12.3

Вычислите постоянную времени цепи по формуле (12.1). Используя понятие переходной характеристики, постройте график выходного сигнала и сравните полученный результат с экспериментальным.

12.2.2. Исследование искажений в цепи второго порядка

Аналогично 12.2.1 исследуйте искажения и снимите осциллограммы напряжений при прохождении прямоугольного импульса длительностью мкс через цепь, схема которой показана на рис. 12.1, б ( мкГн, пФ) для различных значений : а) кОм; б) кОм; в) кОм.

На основании (12.2) вычислите собственные частоты цепи в каждом из указанных случаев, запишите выражения для переходной характеристики цепи (постоянные интегрирования и не вычисляйте).

12.2.3. Исследование искажений в цепи высокого порядка

Соберите по указанию преподавателя схему четвертого или шестого порядка (рис. 12.2): мкГн, мкГн, мкГн, пФ, пФ, пФ, кОм.

Снимите осциллограммы напряжений и при длительности сигналов прямоугольной формы на входе 10 мкс.

Затем, для заданной цепи откройте Bode plotter и снимите АЧХ и ФЧХ функции передачи цепи по напряжению в диапазоне частот от 20 до 500 кГц. Опытные данные занесите в табл. 12.1.

Таблица 12.1

f , кГц	, В	В

Постройте график АЧХ и, используя (12.5) и (12.6), графики амплитудных спектров входных сигналов (вычисления проведите только для и ).

Определите полосу пропускания цепи согласно (12.4) и ширину спектра согласно (12.6) для каждого из входных импульсов. Сопоставляя и согласно (12.7), оцените ожидаемую степень искажений.

12.3. Исследования с применением моделирующих компьютерных программных средств Micro-Cap 9

Для начала работы необходимо включить компьютер и запустить программу Micro-Cap 9: ПУСК/Все программы/ Micro-Cap 9.

12.3.1. Исследование искажений в цепи первого порядка

Соберите схему, показанную на рис. 12.4, а (С = 200 пФ, кОм), в окне Micro-Cap 9.

К входу исследуемой цепи подключите импульсный источник напряжения (PULSE). Для ввода источника PULSE откройте меню Component/Analog Primitives/Waveform Sources и выберите Pulse Sours.

Рис. 12.4

Курсор примет форму графического изображения источника импульсного напряжения. Поместите его на рабочее окно (рис. 12.5, а). Зафиксируйте положение источника, щелкнув левой клавишей мыши. Появится окно Source Pulse (рис. 12.5, б).

а б

Рис. 12.5

Введите в этом окне параметры: PART «Pulse» имя источника напряжения; MODEL «Pulse» имя модели источника напряжения. В окне таблицы Source введите следующие параметры периодических прямоугольных импульсов:

VONE «2» амплитуда прямоугольных импульсов (2 В);

P1 «0» начало переднего фронта;

P2 «1n» начало плоской вершины импульса (1 нс);

P3 «10U» конец плоской вершины импульса (10 мкс);

P4 «10U» момент достижения нулевого уровня импульса (10 мкс);

P5 «10ms» период повторения импульсов (100 мс).

Щелкнув мышью на кнопке Plot, убедитесь, что источник напряжения работает правильно (рис. 12.5, а).

Исследуйте временные диаграммы напряжений на входе и выходе схемы при длительности импульса 10 мкс. Для этого в меню Analysis выберите команду AC. На экране появится окно Transient Analysis Limits, в котором задайте параметры построения графиков так, как показано на рис. 12.6:

Time Range «20E-6» временной интервал (0…20 мкс);

Maximum Time Step «1e-9» максимальный шаг (1 нс);

P – номер окна «1», в котором будут построены графики;

X Expression «T» аргумент функции;

Y Expression «V(Out),V(In)» имена выходного и входного напряжений;

X Range «20U,0,0.2U» интервал отображения аргумента по оси X;

Y Range «2.3,-0.1,0.2» интервал отображения функции по оси Y.

Рис. 12.6

Запустите построение, нажав кнопку Run. Далее снимите аналогично осциллограммы на входе и выходе схемы при длительности импульса 2 мкс. Осциллограммы представьте в отчете.

Вычислите постоянную времени цепи по осциллограммам, проведя касательную к графику при , и сравните с вычислением по формуле (12.1). Используя понятие переходной характеристики, постройте график выходного сигнала и сравните полученный результат с экспериментальным.