Міністерство освіти і науки україни національний університет «львівська політехніка»
Схемотехнічне моделювання в системі microcap Інструкція до лабораторної роботи № 1,2
з навчальної дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації”, ч.1
для студентів базових напрямків
6.170102 “Системи технічного захисту інформації”,
6.170103 “Управління інформаційною безпекою”
Затверджено
на засіданні кафедри
Захист інформації
Протокол № від 2011 р.
Львів – 2011
Схемотехнічне моделювання в системі MicroCap: Інструкція до лабораторної роботи №1,2 з дисципліни: “Схемотехніка пристроїв технічного захисту інформації”/Укл.: Кеньо Г.В. Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2011. 18 с.
Укладач Кеньо Г.В., к. т. н., доц.,
Відповідальний за випуск Дудикевич В.Б., д.т. н., проф.
Рецензенти:
Мета роботи
Ознайомитися з основними параметрами і характеристиками коливальних контурів та пасивних фільтрів і отримати їх амплітудно-частотні характеристики.
Теоретичний вступ
Частотно-вибіркові пристрої призначені для виділення, підсилення або генерації сигналів на визначених робочих частотах. Основою будь-якого частотно-вибіркового пристрою є пасивний фільтр, утворений RС- або LC-колом. Власне пасивний фільтр виділяє сигнал заданих частот із всього спектру, а решта частина електронного пристрою виконує аналогове підсилення або генерацію цього сигналу. Крім того, електронна частина пристрою покращує вибіркові властивості самого частотно-задавального пасивного фільтра.
Резонансний режим – це такий режим роботи кола, що містить хоча би одну індуктивність і хоча би одну ємність, під час якого вхідний опір є чисто активним.
Розрізняють два основних резонансних режими:
резонанс наруг;
резонанс струмів.
Резонанс наруг – це такий режим роботи
кола, що містить послідовно поєднані
ємності й індуктивності, під час якого
вхідний реактивний опір дорівнює нулю,
а струм на вході співпадає за фазою зі
вхідною напругою. Резонанс наруг
відбувається в так званому послідовному
коливальному контурі – рис.4.а). У такому
контурі індуктивний опір компенсується
ємнісним:
,
а сумарна реактивна потужність
.
Домогтися резонансу можна змінюючи частоту, ємність, індуктивність.
Вводимо наступні поняття:
1)
резонансна частота - частота під
час резонансу
,
яка знаходиться з умови
; (1)
2)
хвильовий (характеристичний)
опір - це ємнісний або індуктивний
опір під час резонансу, тобто
; (2)
3) добротність контуру - це відношення
напруги на ємності чи напруги на
індуктивності до вхідної напруги;
показує в скільки разів напруга на
ємності чи напруга на індуктивності
більше напруги на вході під час резонансу:
. (3)
Резонанс струмів - такий режим роботи
кола, що містить паралельне з’єднанні
ємності й індуктивності рис.4.б), за якого
вхідна реактивна провідність дорівнює
нулю, а струм співпадає за фазою з
напругою на вході кола. Під час резонансу
струмів струми в паралельних вітках
можуть бути значно більшими, ніж в
загальній вітці, індуктивна реактивна
провідність компенсується ємнісною,
реактивна потужність дорівнює нулю:
Отримати резонанс струмів можна змінюючи частоту, ємність, індуктивність.
Частотні характеристики(АЧХ) коливального контуру – це залежності різних параметрів контуру від частоти .
Фазочастотна характеристика(ФЧХ) – це залежність кута зсуву фаз від частоти.
Фільтр низьких частот це схема, яка без змін передає сигнали низької частоти, а на високих частотах забезпечує затухання сигналів і запізнення їх по фазі відносно вхідних сигналів. На рис.4. в) зображена схема простого RC-фільтра низьких частот, який складається з C1, C2, R2. Амплітудно-частотна(АЧХ) та фазо-частотна(ФЧХ) характеристики фільтра низької частоти показані на рис.1.
Рис.1. АЧХ та ФЧХ фільтра низьких частот.
Фільтр верхніх частот - це схема, яка без змін передає сигнали високих частот, а на низьких частотах забезпечує затухання сигналів і випередження їх по фазі відносно вхідних сигналів. На рис.4. г) зображена схема простого RC-фільтра високих частот. Амплітудно-частотна(АЧХ) та фазо-частотна(ФЧХ) характеристики фільтра високої частоти зображені на рис.2.
Рис.2. АЧХ та ФЧХ фільтра високих частот.
Шляхом послідовного з’єднання фільтрів високих та низьких частот можна отримати смуговий фільтр. Його вихідна напруга дорівнює нулю на високих та низьких частотах. Одна з можливих схем реалізації смугового фільтра представлена на рис.4. д). Амплітудно-частотна(АЧХ) та фазо-частотна(ФЧХ) характеристики смугового фільтра зображені на рис.3.
Рис.3. АЧХ та ФЧХ смугового фільтра.