3. Практическая часть

Программа Workbenchпозволяет проводить спектральный анализ сигналов различной формы. В ходе лабораторной работы мы проведем спектральный анализ простейших периодических сигналов, наиболее часто встречающихся в электронной технике. Это сигналысинусоидальной,прямоугольнойитреугольнойформы.

Периодический сигнал с прямоугольными импульсамишироко используется ввиду простоты генерирования несложными логическими интегральными элементами и описывается следующей функцией:

.

Параметрами периодического сигнала с прямоугольными импульсамиявляются:амплитуда X_m,периодT₀идлительность импульса. Любой из этих параметров может быть информативным. Кроме того, определяется еще один параметр –скважность(рис. 6.8):

Q=T_ц/,

или обратный ему параметр, называемый коэффициентом заполнения(duty cycle):

q=/T_ц.

Для проведения спектрального анализа этих сигналов необходимо:

3.1 Собрать схему, приведенную на рис. 2 справа.

Рис. 2

2. Дважды щелкнуть по изображению функционального генератора. Откроется окно, показанное на рис. 2 слева. На генераторе будут установлены параметры предыдущего включения. Для выполнения задания нужно установить свои параметры.

3. Щелкнуть в окне функционального генератора на кнопку с изображением синусоиды.

4. В поле Frequencyустановить значениеnкГц, гдеn–порядковый номер студента в списке группы, в полеDuty cycleустановить значение 50, в полеAmplitudeзначение 10 В, в полеOffsetзначение 0.

5. Двойным щелчком по осциллографу раскрыть его. Настроить начальную развертку осциллографа. В поле Time baseустановить начальное значение 0,5 мкс/дел. В полеChannel Aустановить значение развертки по вертикали 5 В/дел.

6. В пункте меню Analysis/Analysis Options...в закладкеInstrumentsпоставить птичку перед надписьюPause after each screenи нажать кнопкуОК. Это означает, что после каждого заполнения экрана осциллографа моделирование будет приостанавливаться, чтобы была возможность наблюдать сигнал.

7. Запустить моделирование из пункта меню Analysis/Activateили, нажав на изображение выключателя в верхнем правом окне программы.

8. Подбирая развертку, убедиться, что на экране осциллографа наблюдается сигнал требуемой формы (тот, кнопка которого нажата в окне функционального генератора).

9. Остановить моделирование, выбрав пункт менюAnalysis/Stopили нажав на изображение выключателя в верхнем правом окне программы.

Все подготовлено для проведения спектрального анализа.

2. Провести спектральный анализ. Для этого нужно выбрать пункт меню Analysis/Fourier...Появится диалоговое окно, в котором в полеFundamental Frequencyустановить значение частотыnкГц, а в полеNumber of harmonicsзначение 50. Нажать кнопкуSimulateи получить изображение спектра исследуемого сигнала.

3. Изображение сигнала(с экрана осциллографа)и его спектра следует скопировать и вставить в таблицу 1.Записать в таблицусоответствующее значениеTotal harmonic distortion(коэффициента гармоник). Закрыть окно результатов моделирования.

4. В окне функционального генератора нажать на кнопку с изображением сигнала треугольнойформы. В полеDuty cycleустановить значениеn. Понаблюдать форму сигнала на осциллографе, выполнив пункты 3.7 ‑ 3.9

5. Провести спектральный анализ сигнала треугольной формы, выполнив пункты 3.10 ‑ 3.11. Изображение сигнала и его спектра следует скопировать и вставить в таблицу 1.

6. Повторить спектральный анализ сигнала треугольной формы для значений Duty cycleравных 50 и (100-n).

7. В окне функционального генератора нажать на кнопку с изображением сигнала прямоугольнойформы. В полеDuty cycleустановить значениеn. Понаблюдать форму сигнала на осциллографе, выполнив пункты 3.7 ‑ 3.9

8. Провести спектральный анализ, выполнив пункты 3.10‑3.11. Изображение сигнала и его спектра следует скопировать и вставить в таблицу 1.

9. Повторить спектральный анализ сигнала прямоугольной формы для значений Duty cycleравных 50 и (100-n).

Таблица 1

№ п/п	Изображение сигнала	Значение Duty cycle	Изображение спектра сигнала	Коэффициент гармоник
1		50
2		n
3		50
4		100-n
5		n
6		50
7		100-n