- •Витяг із робочої програми до навчальної дисципліни «Основи електротехніки і електроніки» тематичний план для студентів денної форми навчання
- •Передмова
- •Короткий опис Electronics Workbench
- •Елементи графічного інтерфейсу
- •Мультиметр
- •Встановлення параметрів мультиметра
- •Настройки мультиметра
- •Вимірювання втрати потужності сигналу
- •Амплітуда (amplitude)
- •Вивід генератора «com» призначений для створення відносного рівня сигналу. Для отримання нульового рівня необхідно з’єднати вивід «com» із заземленням.
- •З позитивного виводу генератора знімається сигнал з позитивною щодо нейтрального виводу «com» амплітудою.
- •З негативного виводу генератора знімається сигнал з негативною щодо нейтрального виводу «com» амплітудою. Зсув (off set)
- •Осцилограф
- •Зміна параметрів осцилографа
- •Вказівка осей осцилографа
- •Розгортка за часом
- •Установка вольт/поділку (V/Div.)
- •Установка позиції осі X
- •Установка позиції осі y
- •Збільшення екрану осцилографа
- •Вимірювання амплітуди або фази
- •Логарифмічна і лінійна шкали
- •Установка шкали вертикальної осі
- •Настройка горизонтальної осі
- •Прийоми роботи в Electronics Workbench Робочий простір
- •Палітри элементов
- •Збірка і тестування схеми
- •З’єднання елементів схеми
- •Приклади схем
- •Гарячі клавіші
- •Практичне заняття № 2 Тема: Дослідження основних властивостей електричних кіл постійного струму.
- •Практичне заняття № 3 Тема: Дослідження простих і складних електричних кіл.
- •Практичне заняття № 4 Тема: Дослідження перехідних процесів у електричних колах постійного струму.
- •Практичне заняття № 5 Тема: Дослідження нерозгалужених електричних кіл змінного струму із активним і реактивним опорами.
- •Практичне заняття № 6 Тема: Ознайомлення з методами та обладнанням для дослідження амплітудно-частотних та фазово-частотних характеристик електричних кіл.
- •Практичне заняття № 7 Тема: Дослідження резонансних явищ в електричному rlc-колі змінного струму.
- •Практичне заняття № 8 Тема: Дослідження трифазних систем змінного струму.
- •Практичне заняття № 9 Тема: Дослідження діодних випрямлячів змінного струму.
- •Практичне заняття № 10 Тема: Дослідження роботи транзисторів у статичному і динамічному режимах.
- •Практичне заняття № 11 Тема: Дослідження роботи підсилювачів змінного струму.
- •Додаток а. Зразок титульного листка у збірнику звітів до практичних занять
Практичне заняття № 4 Тема: Дослідження перехідних процесів у електричних колах постійного струму.
Мета: визначення характеру змін електричного струму і напруги на окремих елементах схеми під впливом вхідної напруги прямокутної форми; визначити умови реалізації операцій диференціювання та інтегрування вхідних сигналів за допомогою RC- і RL-схем.
Порядок виконання роботи
4.1. Запустіть Electronics Workbench за допомогою ярлика.
4.2. Завдання 1: Дослідити перехідні процеси в RC-колах.
4.2.1. Складіть схему, наведену на рис. 4.1, яка моделює різні варіанти RC-кіл під впливом вхідної напруги прямокутної форми. Підключіть до осцилографу вихідні напруги фрагментів схеми, які закінчуються ємностями (виходи позначені цифрою 1). Лінії підведення вихідних напруг до осцилографа для зручності можна позначити різними кольорами, тоді і лінії на осцилограмі будуть таких же кольорів.
4.2.2. На генераторі встановіть вихідний сигнал прямокутної форми, що має амплітуду Um = 1 V, частоту 1 Hz, Ofset = 1V,та скважність (Duty cycle) – 60%.
4.2.3. Визначіть аналітичну залежність і розрахувати значення Uc(t) для зазначених у таблиці 4.1 значень t, R і C (для обох фрагментів схеми) при Uвх(t) = 2Um = 2V.
4.2.4. Включіть процес моделювання та отримати відповідні залежності Uc(t) і Uc’(t), де без штриха – напруга, що знімається з фрагмента із ємністю 10 μF; із штрихом – з фрагмента із ємністю 5 μF. Дані звести в таблицю 4.1.
4.2.5. Побудуйте залежності Uc(t) і Uc’(t) на одному графіку Поясніть вплив параметра τ = RC на характер змін Uc(t).
Таблиця 4.1.
t, ms |
0 |
50 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
Uвх, V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uc(t), V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uc’(t), V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.2.6. Використовуючи другий закон Кірхгофа, розрахуйте падіння напруги на опорі UR(t), спираючись на розраховане значення Uс(t).
4.2.7. Перемкніть обидва входи осцилографа до точок, що мають вихід із активних опорів, та заміряйте UR(t) та UR’(t) за допомогою осцилографу для значень t, зазначених в таблиці 4.1. Заповнити таблицю, аналогічну табл.. 4.1 для напруг UR(t) та UR’(t).
4.2.8. Побудуйте залежності UR(t) і UR'(t) на одному графіку Поясніть вплив параметра τ = RC на характер змін UR(t).
4.3. Завдання 2: Дослідити перехідні процеси в RL-колах.
4.3.1. Складіть схему, наведену на рис. 4.2, яка моделює різні варіанти RL-кіл під впливом вхідної напруги прямокутної форми.
4.3.2. Повторіть п.п. 4.2.2÷4.2.5 для двох фрагментів схем, які мають виходи із активних опорів (точки 2). Зробіть висновки щодо впливу τ = L/R на характер змін UR(t).
4.3.3. Повторіть п.п. 4.2.6÷4.2.8 для двох фрагментів схем, які мають виходи із індуктивностей (точки 1). Зробіть висновки щодо впливу τ = L/R на характер змін UL(t).
Встановіть, в яких випадках вихідні напруги є ідентичними для схем RC і RL.
4.4. Завдання 3: Дослідити інтегруючі і диференціюючі властивості RС-кіл.
4.4.1. Поверніться до схеми, представленій на рис. 4.1 та встановіть такий режим генератора: Um = 1 V; F = 1 Hz; Ofset = 0; Duty cycle = 50%. Підключіть вхід «А» осцилографа до клеми «1», на яку видається напруга з ємності верхнього фрагменту RC-схеми, на вхід «В» осцилографа подайте прямокутний сигнал із генератора. Встановіть для першого фрагменту RC-схеми τ = 10·tu, де ·tu = 1/2·F – тривалість вхідного імпульсу (наприклад, R = 1 kOhm і С = 5 μF).
4.4.2. Встановіть для входу «А» осцилографа режим «АС», для входу «В» – режим «DC». Отримайте осцилограми Uвх(t) і Uс(t). Визначіть, що така схема є інтегруючою.
4.4.3. Перемкніть вхід «А» осцилографа до клеми «2», на яку видається напруга з опору. Встановіть для цієї схеми τ = 0,1·tu (наприклад, R = 100 Ohm і С = 0,5 μF).
4.4.4. Отримайте осцилограми Uвх(t) і UR(t).
4.4.5. Встановіть на вході трикутну напругу і знову зняти Uвх(t) і UR(t). Визначіть, що дана схема є диференціюючою.
4.5. Завдання 4: Дослідити перехідні процеси в RLС-колах.
4.5.1. Складіть схему, наведену на рис. 4.3, яка моделює різні варіанти RLС-кіл під впливом вхідної напруги прямокутної форми.
Рис. 4.3.
4.5.2. Встановіть послідовно R = 10 kOhm; 20 kOhm; 50 kOhm, і зніміть осцилограми вихідної напруги, яка знімається з ємності. У разі виникнення коливань в перехідному процесі у колі визначіть частоту коливань. Поясніть відсутність коливань (або їх зменшення) для кіл RLC з різними співвідношеннями параметрів.
4.5.3. Для кожного із варіантів співвідношень параметрів в досліджуваних колах RLC визначіть коефіцієнт затухання , де . Визначіть, при яких значеннях Z перехідний процес в колі RLC буде аперіодичним (без коливань) і при яких значеннях Z матимуть місце коливання.
Зміст звіту
Зміст має містити:
-
Тему і мету роботи.
-
Схеми кожного експерименту.
-
Аналітичні розрахунки перехідних процесів і дані експериментів.
-
Осцилограми напруг.
-
Висновки по кожному експерименту.
-
Загальні висновки по роботі.