Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
8
PAGE 38
Учреждение образования
«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»
Кафедра радиосвязи и радиовещания
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ
по дисциплине
«ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»
ЧАСТЬ 1
для студентов специальностей
2-45 01 02 — Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения
2-45 01 03 — Сети телекоммуникации
Минск 2005
Составитель: Е.В. Микитченко
Издание утверждено на заседании кафедры РиР
«_____» _______________2005 г., протокол № 5
Зав. кафедрой ___________ М. Т. Кохно
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
ЗНАКОМСТВО С ПРОГРАММОЙ ELECTRONICS WORKBENCH 5.0
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Ознакомиться с программой Electronics Workbench 5.0.
1.2 Получить практические навыки работы с программой Electronics Workbench 5.0.
1.3 Проверить выполнение закона Ома для электрической цепи.
2 ЛИТЕРАТУРА
2.1 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999.- С. 22…50.
2.2 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – М.: Радио и связь, 1989. – С. 16…26
3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Изучить по [2.1] принцип построения схем в программе Electronics Workbench 5.0.
3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).
4 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4.1 Какое значение сигнала принимают за максимальное? Что такое размах сигнала?
4.2 Какое значение сигнала называют мгновенным?
4.3 Какие сигналы называют периодическими, непериодическими?
4.4 Дайте определение периода сигнала, частоты сигнала.
4.5 Запишите формулу, связывающую период и частоту сигнала при гармоническом колебании.
4.6 Дайте определение и запишите формулу скважности сигнала.
4.7 Сформулируйте закон Ома для участка цепи, для замкнутого контура.
4.8 Какое соединение резисторов называется последовательным соединением?
4.9 Чему равно эквивалентное сопротивление цепи при последовательном соединении резисторов?
4.10 Какое соединение резисторов называется параллельным соединением?
4.11 Чему равно эквивалентное сопротивление цепи при параллельном соединении резисторов?
4.12 С помощью какого устройства можно наблюдать изображение сигнала?
5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.
6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.
6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.
6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.
6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.
6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.
6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.
6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного
окна программы.
6.4 Ознакомиться с элементами, которые содержаться в библиотеках компонентов (приложение А).
6.5 Получить на экране осциллографа изображения сигналов различной формы. Собрать схему проведения исследований (рис. 1.1).
Рис. 1.1 Схема исследования формы сигнала
6.5.1 Щёлкнуть два раза на изображение генератора G. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
6.5.2 Установить частоту (frequency) равной 20 Гц, амплитуду (amplitude) 10 В, длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю (приложение А).
6.5.3 Щёлкнуть два раза на изображение осциллографа, чтобы открыть изображение лицевой панели данного прибора.
6.5.4 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.5.5 Щёлкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы сигнала на расширенном экране.
6.5.6 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив построение программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна.
6.5.7 Щелчками манипулятора мышь установить переключателем “Время на деление” (Time base) на лицевой панели осциллографа время, соответствующее наблюдению двух периодов колебания.
6.5.8 Установить переключателем “Вольт на деление” (U/div) – масштаб по оси амплитуд, соответствующий размах у сигнала две клетки. Зарисовать полученное изображение в отчет.
6.5.9 Измерить период, максимальное значение и размах сигнала. Рассчитать частоту сигнала (приложение А). Занести данные в отчет.
6.5.10 Установить частоту генератора равной 2 кГц. Включить режим анализа схемы. Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем “Время на деление” (Time base) время, соответствующее наблюдению двух периодов колебания данной частоты. Измерить период, максимальное значение и размах сигнала. Рассчитать частоту. Занести данные в отчет.
6.5.11 Установить режим генерации треугольных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрытом окне лицевой панели генератора. Повторить п.п. 6.5.2…6.5.8. Изменяя скважность сигнала (Duty cycle), убедиться, что можно изменить форму сигнала от треугольной до пилообразной. Зарисовать в отчет изображение сигнала пилообразной формы при скважности 10%.
6.5.12 Установить режим генерации прямоугольных импульсов. Повторить п. 6.5.11.
6.6 Проверить закон Ома. Собрать схему проведения исследований (рис.1.2).
Рис. 1.2 Схема исследования закона Ома
В данной схеме используются:
U – источник постоянного напряжения;
V – вольтметр, показывает напряжение на резисторе R;
А – амперметр, показывает ток в цепи.
6.6.1 Установить значение напряжения источника постоянного напряжения U = 10 В. Для этого два раза щелкнуть манипулятором мышь на его изображение и в раскрывшемся окне поменять значение напряжения источника - Voltage (V). Установить значение сопротивления резистора R, Ом (R равно номеру записи студента в учебном журнале). Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне. Нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.
6.6.2 Установить в вольтметре и амперметре режим измерения постоянного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) – DC (постоянный ток).
6.6.3 По закону Ома рассчитать для данной схемы ток в цепи I. Занести результаты вычислений в табл. 1.1.
6.6.4 Включить режим анализа схемы. Снять показания напряжения на резисторе UR и тока в цепи I. Занести полученные данные в табл. 1.1, проверить выполнение закона Ома.
6.6.5 Установить другое значение сопротивления резистора R2 = R+50 Ом, повторить п. 6.6.3...6.6.4.
Таблица 1.1
Опытные и расчетные данные исследования закона Ома
|
Из опыта |
Вычисления |
||
|
R, Ом |
UR, В |
I, А |
I, А |
|
R = |
|||
|
R+50 = |
6.7 Исследовать последовательное соединение резисторов. Собрать схему проведения исследований (рис. 1.3).
Рис. 1.3 Схема исследования последовательного соединения резисторов
В данной схеме используются:
U – источник постоянного напряжения;
V1 –показывает напряжение на резисторе R1;
V2 –показывает напряжение на резисторе R2;
А – амперметр, показывает ток в цепи.
6.7.1 Установить R1 = 2 Ом, R2 = 8 Ом. Значение напряжения U, В установить равным номеру записи студента в учебном журнале (см. п. 6.6.1). Установить в измерительных приборах (вольтметры V1 и V2, и амперметр А) режим измерения постоянного тока.
6.7.2 Включить режим анализа схемы. Снять показания напряжений на вольтметрах и тока в цепи. Занести полученные данные в табл. 1.2.
6.7.3 Рассчитать эквивалентное сопротивление данной цепи, заменить два последовательно соединенных резистора одним эквивалентным. Включить режим анализа схемы, занести показания амперметра в табл. 1.2. Сделать выводы.
6.8 Исследовать параллельное соединение резисторов. Собрать схему проведения исследований (рис. 1.4).
Таблица 1.2
Опытные и расчетные данные исследования последовательного соединения резисторов
|
R, Ом |
U, В |
I, А |
Rэкв , Ом |
I, А |
|
R1=2 Ом |
||||
|
R2=8 Ом |
Рис. 1.4 Схема исследования параллельного соединения резисторов
6.8.1 Установить R1 = 3 Ом, R2 = 6 Ом. Значение напряжения U, В установить равным номеру записи студента в учебном журнале (см. п. 6.6.1). Установить в амперметрах режим измерения постоянного тока.
6.8.2 Включить режим анализа схемы. Снять токи в ветвях I1 (ток в ветви с резистором R1), I2 (ток в ветви с резистором R2) и общий ток цепи I (показания амперметра А). Занести полученные данные в табл. 1.3.
Таблица 1.3
Опытные и расчетные данные исследования параллельного соединения резисторов
|
R, Ом |
I, А |
I, А |
Rэкв , Ом |
I, А |
|
R1=3 Ом |
I1= |
|||
|
R2=6 Ом |
I2= |
6.8.3 Рассчитать эквивалентное сопротивление данной цепи, заменить два параллельно соединенных резистора одним эквивалентным. Включить режим анализа схемы, занести показания амперметра в табл. 1.3. Сделать выводы.
6.9 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
6.10 Выключить оборудование.
6.11 Составить отчет по работе.
7 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
7.1 Наименование и цель работы.
7.2 Схемы исследований (рис. 1.1, 1.2, 1.3, 1.4).
7.3 Осциллограммы сигналов.
7.4 Результаты измерений и вычислений (табл. 1.1, 1.2, 1.3).
7.5 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
7.7 Выводы по работе.
8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
8.1 Нарисуйте кривые переменных напряжений, изменяющихся по различным законам.
8.2 Чему равно общее напряжение цепи при последовательном соединении двух резисторов, трех резисторов?
8.3 Чему равен общий ток цепи при параллельном соединении двух резисторов?
8.4 Как рассчитать ток в ветви при параллельном соединении двух резисторов, если известен ток в неразветвленной части цепи и сопротивления резисторов?
9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЕТА
Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Изучить характеристики резистивных делителей напряжения при различных нагрузках.
1.2 Научиться измерять коэффициент передачи четырехполюсника с помощью осциллографа.
2 ЛИТЕРАТУРА
2.1 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – M.: Радио и связь, 1989. – С. 87…93.
2.2 Агасьян М.В., Орлов Е.А. Электротехника и электрические измерения. – М.: Радио и связь, 1983. – С. 53…55, 60…61.
2.3 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999. – С. 51…58.
3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Изучить по [2.1], [2.2.] тему “Делители напряжения”.
3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).
3.4 Решить задачу: рассчитать коэффициент передачи Г-образного делителя напряжения (рис. 2.1), если R1 = 500+N Ом, где N – номер записи студента в учебном журнале; R2 = 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560, 5120 Ом. Результаты расчета занести в табл. 2.2.
Рис. 2.1 Г-образный делитель напряжения
4 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4.1 Что называется четырехполюсником?
4.2 Дайте схемное изображение четырехполюсника, укажите направление токов и напряжения.
4.3 Дайте определение выходного сопротивления четырехполюсника.
4.4 Что называется коэффициентом передачи четырехполюсника по напряжению?
4.5 Как в общем случае производится расчет коэффициента передачи цепи?
4.6 Дайте определение делителя напряжения.
4.7 Какая зависимость коэффициента передачи делителя напряжения с плавной регулировкой от угла поворота движка в режиме холостого хода?
4.8 Нарисуйте характеристики делителя напряжения с плавной регулировкой при сопротивлении нагрузки Rн = ∞ и при Rн=Rк.
4.9 Объясните, как изменится коэффициент передачи делителя напряжения с плавной регулировкой, если сопротивление нагрузки Rн увеличить; уменьшить.
5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.
6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.
6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.
6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.
6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.
6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.
6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.
6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного окна программы.
6.4 Собрать схему проведения исследований (рис. 2.2). Необходимый элемент из библиотек программы переносится из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.
Рис. 2.2 Схема для исследования Г-образного делителя напряжения
В данной схеме используются: G - генератор сигнала - генерирует сигналы различной частоты, длительности и формы (синусоидальной, треугольной и прямоугольной). Осц. – осциллограф - для наблюдения формы сигналов на входе и выходе; V1, V2 – вольтметры (показывают действующее значение напряжения).
Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить остальные элементы схемы.
6.4.1 Первый канал осциллографа соединить с входом делителя напряжения, второй канал соединяется с выходом делителя (точка Д на рис. 2.2). Эту линию соединения (на рис. 2.2 – линия (1)) выделить другим цветом, для чего два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на линию и в раскрывшемся окне выбрать другой цвет; нажать “OK”, окно закроется, цвет линии поменяется.
6.4.2 Установить значения R1 согласно п. 3.4 данных методических указаний, R2=640 Ом. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне; нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.
6.4.3 Установить в вольтметрах режим измерения переменного тока. Для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) АС (переменный ток).
6.5 Исследовать делитель напряжения.
6.5.1 Щёлкнуть два раза на изображение генератора. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
6.5.2 Установить частоту (frequency) равной 2 кГц, амплитуду (amplitude) 10В, длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю (приложение А).
6.5.3 Щёлкнуть два раза на изображение осциллографа, чтобы открыть изображение лицевой панели данного прибора.
6.5.4 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.5.5 Щёлкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы входного и выходного сигналов на расширенном экране.
6.5.6 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в
правом верхнем углу окна.
6.5.7 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем “время на деление” (Time base) время, соответствующее наблюдению двух периодов колебания.
6.5.8 Установить переключателем “Вольт на деление” (U/div) масштаб по оси амплитуд, соответствующий размах у сигнала две клетки.
6.5.9 Полученные данные о входном напряжении занести в табл. 2.1.
Таблица 2.1
Результаты измерений входного напряжения Г-образного делителя напряжения
|
Входное напряжение, В |
Размах на экране осциллографа, (клетки) |
6.5.10 Переключателем “Вольт на деление” (U/div) второго канала (канал В) осциллографа установить размах напряжения равный размаху, установленному на первом канале (канал А). Для исследуемого случая К = R2/(R1+R2) и примерно равен 0,55~0,56. Убедитесь, что размах изображения сигнала на выходе (выделен другим цветом) уменьшился до величины равной Uвых = КUвх.
6.5.11 Изменяя величину R2 от 40 до 5120 Ом (аналогично п. 6.4.2), снять показания вольтметра V2 и размах изображения на осциллографе для всех значений R2. Полученные данные выходного напряжения занести в табл.2.2.
Таблица 2.2
Результаты измерений выходного напряжения Г-образного делителя
напряжения
|
R2, Ом |
U2, В |
Размах изображения на осциллографе, клетки |
К (рассчитан по формуле в домашнем задании) |
К (рассчитан через показания вольтметра V2) |
К (рассчитан через размах изображения на осциллографе) |
|
40 |
|||||
|
80 |
|||||
|
160 |
|||||
|
320 |
|||||
|
640 |
|||||
|
1280 |
|||||
|
2560 |
|||||
|
5120 |
6.5.12 Рассчитать коэффициент передачи для всех значений R2 по показаниям вольтметра V2 и по величине размаха изображения на экране осциллографа.
6.6 Исследовать делитель с плавной регулировкой (Rк). Получить экспериментальные характеристики делителя при различных сопротивлениях нагрузки (Rн = ∞, Rн=0,1Rк), для чего:
6.6.1 Собрать схему, представленную на рис. 2.3. В качестве Rк используется резистор с переменным сопротивлением. Положение движка переменного резистора устанавливается при помощи специального элемента – стрелочки-регулятора.
Рис. 2.3 Схема для исследования делителя напряжения
с плавной регулировкой
6.6.2 Установить сопротивление резистора Rк =6400+10N Ом, где N – номер записи студента в учебном журнале, для чего щёлкнуть манипулятором мышь на изображение данного резистора. В раскрывшемся окне установить: сопротивление резистора Resistance, равное Rк, начальное положение движка (в процентах) Setting =0%, что соответствует положению наибольшего сопротивления, т.е. отношение r/Rк =1, шаг приращения (в процентах) Increment = 10%. Изменять положение движка можно при помощи клавиши-ключа, которая имеется напротив параметра Key (по умолчанию клавиша R). Для изменения положения движка необходимо нажать клавишу-ключ. Для увеличения значения положения движка необходимо одновременно нажать Shift и клавишу-ключ, для уменьшения – клавишу-ключ.
6.6.3 Установить сопротивление резистора R2 = 0,1 Rк.
6.6.4 Включить режим анализа схемы, затем выключить. Снять показания вольтметра V2. Занести полученные данные в табл. 2.3.
6.6.5 Изменить сопротивление резистора Rк нажатием клавиши-ключа, т.е. установить сопротивление 10% от сопротивления резистора Rк, что соответствует отношению r/Rк =0,9. Снять показания вольтметра V2. Занести полученные данные в табл. 2.3. Проделать данный пункт для значений сопротивления 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% от Rк, т.е. для r/Rк = 0,8, 0,7, 0,6, 0,5 и т.д.
6.6.6 Отключить резистор R2 от схемы, для чего удалить линию, которая соединяет резисторы R2 и Rк (на рис. 2.3 – линия (1)). Делитель при этом будет работать в режиме холостого хода, т.е. Rн = ∞.
6.6.7 Повторить п. 6.6.5 для делителя, работающего в режиме холостого хода. Занести полученные данные в табл. 2.3.
6.6.8 Построить графики зависимостей К = f(r/Rк) при Rн = ∞ и при Rн=0,1Rк в одной системе координат.
Таблица 2.3
Данные о выходном напряжении делителя напряжения с плавной регулировкой
|
r/Rк |
При Rн = ∞ |
При Rн=0,1Rк |
||
|
U2, В |
К |
U2, В |
К |
|
|
1 |
||||
|
0,9 |
||||
|
0,8 |
||||
|
0,7 |
||||
|
0,6 |
||||
|
0,5 |
||||
|
0,4 |
||||
|
0,3 |
||||
|
0,2 |
||||
|
0,1 |
||||
|
0 |
6.7 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
6.8 Выключить оборудование.
6.9 Составить отчет по работе.
7 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
7.1 Наименование и цель работы.
7.2 Решение задачи (п. 3.4).
7.3 Схемы исследований (рис. 2.2, 2.3).
7.4 Результаты измерений и вычислений (табл. 2.1, 2.2, 2.3).
7.5 Расчетные данные и формулы.
7.6 Графики зависимостей К = f(r/Rк) при Rн = ∞ и при Rн=0,1Rк
7.7 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
7.8 Выводы по работе.
8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
8.1 Какими способами можно рассчитать коэффициент передачи Г-образного делителя напряжения?
8.2 Чему равен коэффициент передачи делителя напряжения с плавной регулировкой, если движок потенциометра находится в верхнем положении? Почему?
8.3 Чему равен коэффициент передачи делителя напряжения с плавной регулировкой, если движок потенциометра находится в нижнем положении? Почему?
8.4 Какой становится зависимость коэффициента передачи делителя напряжения с плавной регулировкой от угла поворота движка при подключении нагрузки?
8.5 Приведите схему замещения делителя напряжения с плавной регулировкой и по ней объясните изменение коэффициент передачи при подключении нагрузки.
9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЕТА
Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, и анализировать результаты измерений.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3
ИССЛЕДОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Исследование свойств источников тока и источников напряжения
1.2 Получить практические навыки работы с программой Electronics
Workbench 5.0.
2 ЛИТЕРАТУРА
2.1 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – M.: Радио и связь, 1989. – С.82…86, 101…104.
2.2 Агасьян М.В., Орлов Е.А. Электротехника и электрические измерения. – М.: Радио и связь, 1983. – С. 46…52.
2.3 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999. – С. 22…50.
3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Изучить по [2.1], [2.2] нагрузочные характеристики источников тока и напряжения.
3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).
3.4 Сделать предварительный расчет: рассчитать ток I, напряжение на зажимах источника напряжения U, мощность источника Pист и потребителя Р, а также КПД η.
Известно, что в цепи значение ЭДС Е, В равно номеру записи студента в учебном журнале; Ri = 320 Ом; сопротивление потребителя R = 1, 80, 160, 320, 1280, 3000, 5000, ∞ Ом.
Данные расчета занести в табл. 3.1. По данным построить графики зависимости U, Р, η = f(R). При построении кривых наибольшее значение всех величин отложить по вертикали на одной высоте.
Таблица 3.1
Расчетные данные домашнего задания
|
R, Ом |
I, мА |
U, В |
P, мВт |
Pист, мВт |
η |
|
1 |
|||||
|
80 |
|||||
|
160 |
|||||
|
320 |
|||||
|
1280 |
|||||
|
3000 |
|||||
|
5000 |
|||||
|
∞ |
4 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4.1 Дайте определение источника напряжения.
4.2 Дайте определение источника тока.
4.3 Как измерить ЭДС источника?
4.4 Как на практике получить источник тока?
4.5 На какую величину отличается ЭДС источника от напряжения на его зажимах?
4.6 Дайте определения режимов холостого хода, короткого замыкания и согласованного режима.
4.7 Запишите закон Ома для замкнутого контура.
4.8 Чему равно напряжение на зажимах источника при согласованном режиме?
4.9 Как изменяется напряжение на зажимах источника при увеличении сопротивления потребителя?
4.10 По каким формулам можно рассчитать мощности потребителя, нагрузки и потерь внутри источника?
4.11 Запишите формулы для расчета КПД.
4.12 Каков КПД в электрической цепи при согласованном режиме?
4.13 Является ли экономически выгодным согласованный режим работы?
5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.
6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.
6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.
6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.
6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.
6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.
6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.
6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного окна программы.
6.4 Собрать схему проведения исследований (рис. 3.1), для этого из библиотек программы достать необходимые элементы. Элемент переносится из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.
Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить все элементы схемы.
Рис. 3.1 Схема исследования источника напряжения
V – вольтметры (показывают действующее значение напряжения);
А – амперметр(показывает действующее значение тока);
Е– генератор гармонических колебаний.
6.4.1 Установить значения параметров генератора гармонических колебаний. Для этого два раза щёлкнуть на изображение источника и в раскрывшемся окне установить значения: ЭДС источника (Voltage) (по п. 3.4), частоты (Frequency) 60 Гц (задана по умолчанию), начальной фазы (Phase) 00 (задана по умолчанию), изменяя эти параметры в соответствующих окошках.
Установить Ri=320 Ом, R=1 Ом. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне с помощью манипулятора мышь, нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.
6.4.2 Установить в вольтметре и амперметре режим измерения переменного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) АС (переменный ток).
6.5 Исследовать нагрузочные характеристики источника напряжения, для чего:
6.5.1 Измерить ЭДС источника Е. Для этого отключить резистор R от источника (удалить линию, обозначенную на рис. 3.1 – (1)), т.е. установить режим холостого
хода.
6.5.2 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.5.3 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ или выключить режим работы схемы, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна. Показание вольтметра V в режиме холостого хода равно ЭДС источника. Занести значение ЭДС Е в табл. 3.2. Снова подключить резистор R.
6.5.4 Включить режим анализа схемы, снять показания вольтметра и амперметра, затем выключить рабочий режим схемы. Полученные данные занести в табл. 3.2.
6.5.5 Изменять сопротивление резистора R (R = 80, 160, 320, 1280, 3000, 5000, ∞ Ом) согласно табл. 3.2. После каждого изменения сопротивления включать режим анализа схемы. Результаты измерений напряжения и тока занести в табл. 3.2. Сделать вычисления.
Таблица 3.2
Опытные и расчетные данные при исследовании источника напряжения
|
Задано |
Из опыта |
Вычисления |
||||||
|
R,Ом |
Е= ; Ri= |
Imax = А ; Pmax = Вт |
||||||
|
U, В |
I, мА |
P, мВт |
η |
|||||
|
1 |
||||||||
|
80 |
||||||||
|
160 |
||||||||
|
320 |
||||||||
|
1280 |
||||||||
|
3000 |
||||||||
|
5000 |
||||||||
|
R=∞ |
6.5.6 По результатам расчета построить графики зависимостей: I/Imax, U/Umax, P/Pmax, η = f(R/Ri). При построении кривых отношение R/Ri откладывать по горизонтали в масштабе, при котором одинаковый линейный отрезок соответствует удваивающейся величине R/Ri.
6.5.7 Преобразовать источник напряжения в источник тока, для этого к источнику напряжения подключить очень большое внутреннее сопротивление Ri= 10 кОм. Изменять сопротивление резистора R (R =1, 80, 160, 320, 1280 Ом) и измерить ток в цепи. Результаты измерений занести в табл. 3.3.
Таблица 3.3
Опытные данные при преобразовании источника напряжения в источник тока
|
R, Ом |
I, мА |
|
1 |
|
|
80 |
|
|
160 |
|
|
320 |
|
|
1280 |
6.6 Исследовать источник тока.
6.6.1 Собрать схему, приведенную на рис. 3.2. Установить значения параметров источника тока, для этого два раза щёлкнуть на изображение источника и в раскрывшемся окне установить значения: ток источника (Current) 1 А, частота (Frequency) 60 Гц, начальная фаза (Phase) 00 (задана по умолчанию).
Рис. 3.2 Схема исследования источника тока
6.6.2 Установить значение резистора R= 80 Ом, включить режим анализа схемы и снять показания амперметра и вольтметра. Полученные данные занести в табл.3.4.
6.6.3 Изменять сопротивление резистора R (R =500, 2500, 5000 Ом). После каждого изменения сопротивления включать режим анализа схемы. Результаты измерений напряжения и тока занести в табл. 3.4. Сделать выводы.
Таблица 3.4
Опытные данные при исследовании источника тока
|
R, Ом |
U, В |
I, А |
|
80 |
||
|
500 |
||
|
2500 |
||
|
5000 |
6.7 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
6.8 Выключить оборудование.
6.9 Составить отчет по работе.
7 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
7.1 Наименование и цель работы.
7.2 Решение задачи (п. 3.4):
- расчетные данные;
- заполненная табл. 3.1;
- графики зависимости U, Р, η = f(R).
7.3 Схемы исследований (рис. 3.1, 3.2)
7.4 Результаты измерений и вычислений (табл. 3.2, 3.3, 3.4).
7.5 Графики зависимостей I/Imax, U/Umax, P/Pmax, η = f(R/Ri).
7.6 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
7.7 Выводы по работе.
8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
8.1 Как опытным путем измеряется ЭДС источника?
8.2 Как на практике получить режим холостого хода, короткого замыкания, согласованный режим?
8.3 При каком условии отдача мощности во внешнюю цепь будет максимальной?
8.4 В каком режиме ток цепи максимален?
8.5 Дано Е = 20 В, U = 18 В, I = 2A. Найти внутреннее сопротивление источника Ri.
8.6 Какими свойствами обладает источник напряжения, источник тока?
9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЕТА
Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИВНЫХ ЦЕПЕЙ
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
2 ЛИТЕРАТУРА
2.1 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – M.: Радио и связь, 1989. – C.344…364.
2.2 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999. – C. 23…51.
3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Изучить по [2.1] свойства активных цепей на операционных усилителях.
3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).
3.4 Выполнить предварительный расчет: рассчитать коэффициент передачи цепи, изображенной на рис. 4.1, если R2, кОм равно номеру записи студента в учебном журнале деленное на 2. Напряжение питания операционного усилителя Uпит=20 В для различных значений сопротивлений резистора R1 (см. табл. 4.1). Результаты вычислений занести в табл. 4.1.
|
R1, Ом |
5000 |
2500 |
1200 |
640 |
320 |
160 |
80 |
40 |
К |
4.1 Какие цепи называют активными, пассивными?
4.2 Приведите примеры активных и пассивных цепей.
4.3 Нарисуйте условное графическое изображение операционного усилителя.
4.6 Дайте определение обратной связи (ОС).
4.7 Что такое положительная ОС?
4.8 Какую обратную связь называют отрицательной ОС?
4.9 Почему ОУ обычно работает с глубокой отрицательной ОС?
4.10 Нарисуйте принципиальную электрическую схему ОУ с отрицательной ОС.
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.
6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.
6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.
6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.
6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.
6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.
6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.
6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного окна программы.
6.4 Собрать схему проведения исследований (рис. 4.1). Для соединения элементов необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить остальные элементы схемы.
Рис. 4.1 Схема исследования операционного усилителя
В данной схеме используются:
G - генератор сигнала - (генерирует сигналы различной частоты и длительности синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы);
Осц. – осциллограф - для наблюдения формы сигналов;
ОУ – операционный усилитель;
S1 – ключ, при замыкании которого ОУ работает в режиме с обратной связью “СОС” (на рис. 4.1 положение 2). Состояние ключа S1 можно изменить нажатием клавиши клавиатуры Space - пробел.
6.4.1 Установить значение сопротивления резистора R1= 5000 Ом и R2 согласно
п. 3.4 данных методических указаний. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне, нажать “OK”, окно закроется,
значение элемента изменится.
6.4.2 Установить ключ S1 в положение 2: режим работы ОУ с обратной связью.
6.4.3 Линию соединения выхода генератора с осциллографом (на рис. 4.1 – линия (1)) выделить другим цветом, для этого два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на линию и в раскрывшемся окне выбрать другой цвет, нажать “OK”, окно закроется, цвет линии поменяется.
6.4.4 Щёлкнуть два раза на изображение генератора. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
6.4.5 Установить частоту (frequency) равной 2 кГц, амплитуду (amplitude) 2 В, длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю (приложение А).
6.5 Измерить коэффициент передачи ОУ:
6.5.1 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.5.2 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна.
6.5.3 Щёлкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы входного и выходного сигналов на расширенном экране.
6.5.4 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем “Время на деление” (Time base) время, соответствующее наблюдению двух периодов колебания.
6.5.5 Установить переключателем “Вольт на деление” (U/div) масштаб по оси амплитуд 10 В/дел.
Таблица 4.2
Данные исследования коэффициента передачи операционного усилителя
|
При U1=2 В размах Uвх= в клетках При U1=1 В размах Uвх= в клетках |
||||||||||
|
R1, Ом |
5000 |
2500 |
1200 |
640 |
320 |
160 |
80 |
40 |
||
|
U1=2В |
Uвых |
клетки |
||||||||
|
Форма сигнала |
||||||||||
|
К |
||||||||||
|
U1=1В |
Uвых |
клетки |
||||||||
|
Форма сигнала |
||||||||||
|
К |
Примечание: в строке “Форма сигнала” отметить, когда сигнал на выходе ОУ станет искажаться.
6.5.12 Установить ключ S1 в положение, когда ОУ будет работать без обратной связи (ключ разомкнут). Убедиться, что в этом случае происходит большое ограничение при любом сопротивлении резистора R1. Зарисовать в отчет одну из осциллограмм.
6.6.1 Установить входное напряжение U1=2В. Сопротивление резистора R1 установить таким, при котором коэффициент передачи активной цепи близок к единице,
т.е. напряжение на выходе близко к входному.
6.6.2 Установить режим генерации треугольных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
Установить скважность сигнала (Duty cycle) 10%.
6.6.3 Включить режим анализа схемы. Наблюдать полученные осциллограммы. Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов. В обоих каналах переключателем “Вольт на деление” (U/div) установить размах, при котором каждое изображение занимает одну клетку. Щелчками манипулятора мышь по кнопкам сдвига по оси Y (Y-position) на осциллографе передвинуть изображения так, чтобы они не накладывались друг на друга. Зарисовать осциллограммы при включенной и выключенной цепи обратной связи в отчет. Сделать выводы.
6.6.4 Установить режим генерации прямоугольных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора. Установить скважность сигнала (Duty cycle) 80%. Повторить п.6.6.3.
6.7 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
6.8 Выключить оборудование.
6.9 Составить отчет по работе.
7.1 Наименование и цель работы.
7.2. Результаты решения домашней задачи (п. 3.4).
7.3 Схема исследований (рис. 4.1).
7.4 Результаты измерений и вычислений (табл.4.2).
7.5 Осциллограммы сигналов.
7.6 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
7.7 Выводы по работе.
8.1 Чему равен коэффициент передачи ОУ с обратной связью?
8.2 Чему равно входное сопротивление ОУ с обратной связью?
8.3 Какой формы будет сигнал на выходе ОУ без обратной связи? Почему?
8.4 Как будет изменяться форма сигнала на выходе ОУ с обратной связью? Почему?
8.5 Когда напряжение на выходе ОУ будет инвертированным по сравнению со входным?
9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЕТА
Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
ИССЛЕДОВАНИЕ RL- и RC- ЦЕПЕЙ ПРИ ГАРМОНИЧЕСКОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Изучение соотношений между напряжением и током при последовательном соединении резистивного и реактивного сопротивлений и воздействии гармонического сигнала.
1.2 Экспериментальная проверка основных соотношений для цепей RL, RC.
2 ЛИТЕРАТУРА
2.1 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – M.: Радио и связь, 1989. – С. 165…171.
2.2 Агасьян М.В., Орлов Е.А. Электротехника и электрические измерения. – М.: Радио и связь, 1983. – С. 134…135, 140…163..
2.3 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999. – С. 22…50.
3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Изучить по [2.1], [2.2] процессы, происходящие в электрической цепи, состоящей из резистивного и реактивного сопротивлений.
3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).
3.4 Сделать предварительный расчет: рассчитать входное сопротивление Z, действующее значение тока Iд, действующее значение напряжения на резисторе URд и реактивном сопротивлении (для цепи RC – UCд; для цепи RL – ULд), определить мощность, построить векторные диаграммы напряжений:
- для последовательного соединения RC, если Uвх = 3 В, R= 100 Ом, f = 20 кГц, значение емкости конденсатора C, нФ равно номеру записи студента в учебном журнале. Данные расчета занести в табл. 5.1;
- для последовательного соединения RL, если Uвх = 3 В, R = 100
Ом, f = 1 кГц, значение индуктивности L, мГн равно номеру записи студента в
учебном журнале. Данные расчета занести в табл. 5.2.
4 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4.1 Запишите выражения для определения реактивного сопротивления конденсатора и индуктивности.
4.2 Запишите выражение входного сопротивления последовательного соединения R и C в комплексном виде.
4.3 Запишите выражение входного сопротивления последовательного соединения R и L в комплексном виде.
4.4 Запишите закон Ома для цепей RC и RL для максимальных и действующих значений тока и напряжения.
4.5 Запишите закон Ома в комплексном виде для цепей RC и RL.
4.6 Запишите формулы для расчета активного и реактивного напряжений для цепей RC и RL.
4.7 Что такое треугольник сопротивлений? Зарисуйте его.
4.8 Что называется коэффициентом мощности?
4.9 Как определяется активная мощность цепей RC и RL?
4.10 Как найти реактивную и полную мощности цепей RC и RL?
5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.
6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.
6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.
6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.
6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.
6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.
6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.
6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного окна программы.
6.4 Собрать схему исследования цепи RC (рис. 5.1).
Рис. 5.1 Схема для исследования цепи RC
В данной схеме используются: V1, V2 – вольтметры (показывают действующее значение напряжения); А – амперметр (показывает действующее значение тока); G - генератор сигнала - (генерирует сигналы различной частоты и длительности синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы).
Изм. АЧХ и ФЧХ - измеритель амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных (ФЧХ) характеристик. Подключение прибора к схеме осуществляется с помощью
зажимов IN (вход) и OUT (выход). Левые клеммы зажимов подключаются соответ-
ственно к входу и выходу исследуемой схемы, а правые – к общей шине (земле).
Необходимые элементы из библиотек программы переносятся из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.
Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить все элементы схемы.
6.4.1 Установить значения C и R согласно п. 3.4. данных методических указаний. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне; нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.
6.4.2 Установить в вольтметрах (V1 и V2) и амперметре (А) режим измерения переменного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) АС (переменный ток).
6.4.3 Щёлкнуть два раза на изображение генератора. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
6.4.4 Установить частоту (frequency) равной 20 кГц, амплитуду (amplitude) 3 В, длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю, изменяя эти данные в окошках напротив параметров в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
6.4.5 Щёлкнуть два раза на изображение измерителя АЧХ и ФЧХ. На открывшейся лицевой панели данного прибора нажать манипулятором мышь кнопку Phase (для измерения фазы), вид шкалы Lin - линейный. Щелчками манипулятора мышь установить в окошках пределы измерения: F – максимальное, и I – минимальное значение по осям X (Horizontal) и Y (Vertical). По оси X:F = 25 кГц, I = 1 кГц, по оси
Y: F = 900, I = -900.
6.5 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.5.1 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна.
6.5.2 Измерить напряжение на конденсаторе UCд (показания вольтметра V1), напряжение на резисторе URд (показания вольтметра V2) и значение тока в цепи Iд. Результаты измерений занести в табл. 5.1.
6.5.3 Измерить угол сдвига фаз между напряжением и током, для чего на лицевой панели измерителя АЧХ и ФЧХ переместить курсор, расположенный в начале шкалы, на частоту работы схемы (20 кГц) и снять показания фазы на информационном поле внизу справа. Занести полученные данные в табл. 5.1.
Таблица 5.1
Расчетные и экспериментальные данные исследования цепи RC
|
Величина |
Uвх, В |
Iд, мА |
URд, В |
UCд, В |
φ, град |
Ps, ВА |
P, Вт |
Q, Вар |
Z, Ом |
Xc, Ом |
|
Расчет |
3 |
|||||||||
|
Эксперимент |
3 |
6.5.4 Выяснить влияние величины резистивного сопротивления на угол сдвига фаз между напряжением и током на входе цепи RC. Для этого в схему добавить резистор R1 (рис. 5.2). Установить сопротивления резистора R1 = 20 Ом.
Рис. 5.2 Схема исследования фазы цепи RC
6.5.5 Измерить фазу между напряжением и током цепи согласно п. 6.5.3. Результаты измерения занести в табл. 5.3.
6.5.6 Изменяя значения сопротивления резистора R1 (табл. 5.3), измерять фазу. Полученные данные занести в табл. 5.3.
6.6 Исследовать цепь RL, для этого вместо конденсатора C в схему (рис. 5.1) включить катушку индуктивности L. Установить значение L согласно п. 3.4. данных методических указаний. Частоту генератора (frequency) установить равной 1 кГц. В измерителе АЧХ и ФЧХ изменить пределы измерения по оси X: F = 5 кГц, I = 5 Гц.
6.6.1 Повторить п.п. 6.5.2…6.5.3. Полученные данные занести в табл. 5.2.
Таблица 5.2
Расчетные и экспериментальные данные исследования цепи RL
|
Величина |
Uвх, В |
Iд, мА |
URд, В |
ULд, В |
φ, град |
Ps, ВА |
P, Вт |
Q, Вар |
Z, Ом |
XL, Ом |
|
Расчет |
3 |
|||||||||
|
Эксперимент |
3 |
6.6.2 Выяснить влияние величины резистивного сопротивления на угол сдвига фаз между напряжением и током на входе цепи RL. В схему исследования цепи RL добавить резистор R1 (см. п. 6.5.4). Повторить п.п. 6.5.5…6.5.6. Результаты измерения занести в табл. 5.3.
Таблица 5.3
Результаты измерения фазы
|
R1, Ом |
20 |
100 |
300 |
600 |
1200 |
2500 |
5000 |
|
|
RC – цепь |
φ, град |
|||||||
|
RL – цепь |
φ, град |
6.7 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
6.8 Выключить оборудование.
6.9 Составить отчет по работе.
7 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
7.1 Наименование и цель работы.
7.2 Расчет домашнего задания (п. 3.4).
7.3 Схемы исследований (рис. 5.1, 5.2).
7.4 Результаты измерений и вычислений (табл. 5.1, 5.2, 5.3).
7.5 Графики зависимости φ = F(R) для цепи RC и RL.
7.6 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
7.7 Выводы по работе.
8.1 Чем определяется угол сдвига фаз φ на входе цепи между напряжением и током?
8.2 Запишите формулы определения угла φ для цепи RC.
8.3 Запишите формулы определения угла φ для цепи RL.
8.4 На какую мощность влияет коэффициент мощности cos φ?
9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЁТА
Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ ВХОДНЫХ И ПЕРЕДАТОЧНЫХ АЧХ И ФЧХ
RL- И RC- ЦЕПЕЙ
1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1.1 Исследовать входные и передаточные характеристики неразветвленных цепей RL и RC.
1.2 Развить навыки работы с программой Electronics Workbench 5.0.
2 ЛИТЕРАТУРА
2.1 Добротворский И.Н. Теория электрических цепей. – M.: Радио и связь, 1989. – С. 191…198.
2.2 Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC – М.: Солон-Р, 1999. – С. 22…50.
3 ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
3.1 Изучить по [2.1] входные и передаточные характеристики неразветвленных цепей.
3.2 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
3.3 Подготовить бланк отчета (см. раздел 7).
3.4 Сделать предварительный расчет, для цепи из последовательного соединения резистора и конденсатора рассчитать реактивное сопротивление Xс, входное сопротивление цепи Zвх и угол сдвига фаз φвх на частотах, заданных в табл. 6.1, если R= 100 Ом, С = 300 + N, нФ, где N - номер записи студента в учебном журнале. Данные расчета занести в табл. 6.1. Для этой же цепи рассчитать граничную частоту fгр, модуль коэффициента передачи К и значения фазы φк на частотах заданных в табл. 6.1. Повторить расчет по п. 3.4.1 для цепи RL на частотах, заданных в табл. 6.2, если R= 100 Ом, L = 20 + N, мГн. Данные расчета занести в табл. 6.2. По данным расчета построить графики зависимостей Zвх =F(f) и φвх=F(f) для цепей RC и RL.
Таблица 6.1
Таблица расчета данных для цепи RС
|
f, кГц |
хс, Ом |
Zвх, Ом |
φвх, град. |
К |
φк, град. |
fгр= кГц |
|
2 |
||||||
|
4 |
||||||
|
6 |
||||||
|
8 |
||||||
|
10 |
Таблица 6.2
Таблица расчета данных для цепи RL
|
f, кГц |
хL, Ом |
Zвх, Ом |
φвх, град. |
|
0,2 |
|||
|
0,4 |
|||
|
0,6 |
|||
|
0,8 |
|||
|
1 |
4 ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
4.1 Какие характеристики электрических цепей носят название входных?
4.2 Что показывают входные амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики?
4.3 От каких величин зависят входные функции в линейных электрических цепях?
4.4 Дайте определение граничной частоты.
4.5 Как определяется значение граничной частоты в цепях RL и в цепях RC?
4.6 Чему равно значение модуля входного сопротивления Zвх на граничной частоте?
4.7 Какова величина угла сдвига фаз φвх на граничной частоте?
4.8 Начертите графики зависимостей входных АЧХ и ФЧХ для цепей RL и RC.
4.9 Что показывают передаточные амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики?
4.10 Чему равен коэффициент передачи и угол сдвига фаз φк на граничной частоте?
4.11 Начертите графики зависимостей передаточных АЧХ и ФЧХ для цепей RL и RC.
5 АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа Electronics Workbench 5.0.
6 ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
6.1 Проверка подготовки студентов к лабораторной работе по вопросам самопроверки.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя на системном блоке “Power”.
6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера.
6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска.
6.3.4 Для входа в систему нажать Ctrl + Alt + Delete.
6.3.5 После появления окна “Вход в систему” нажать Enter.
6.3.6 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.7 Два раза щёлкнуть манипулятором мышь на ярлык “Мой компьютер”.
6.3.8 Выбрать диск D: найти папку Work, затем папку EWB 512 (программа Electronics Workbench 5.0); открыть файл WEWB 32. Получить изображение стандартного окна программы.
6.4 Собрать схему исследования цепи RC (рис. 6.1),
Рис. 6.1 Схема для исследования входных АЧХ и ФЧХ цепи RC
В данной схеме используются: V– вольтметр (показывают действующее значение напряжения); А – амперметр (показывает действующее значение тока); G - генератор сигнала - (генерирует сигналы различной частоты и длительности синусоидальной, треугольной и прямоугольной формы). Изм. АЧХ и ФЧХ - измеритель амплитудно-частотных (АЧХ) и фазочастотных (АЧХ) характеристик. Подключение прибора к схеме осуществляется с помощью зажимов IN (вход) и OUT (выход). Левые клеммы зажимов подключаются соответственно к входу и выходу исследуемой цепи, а правые – к общей шине (земле).
Элемент переносится из библиотек программы на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.
Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить все элементы схемы.
6.4.1 Установить значения C и R согласно п. 3.4.1 данных методических указаний. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне; нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.
6.4.2 Установить в вольтметрах и амперметре режим измерения переменного тока, для чего щёлкнуть манипулятором мышь два раза на изображение элемента и в раскрывшемся окне выбрать режим (Mode) АС (переменный ток).
6.4.3 Щёлкнуть два раза на изображение генератора. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
6.4.4 Установить частоту (frequency) равной 2 кГц, амплитуду (amplitude) 3 В, длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю, изменяя эти данные в окошках напротив параметров в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.
6.4.5 Щёлкнуть два раза на изображение измерителя АЧХ и ФЧХ. На открывшейся лицевой панели данного прибора нажать манипулятором мышь кнопку Phase (для измерения фазы), вид шкалы Lin – линейная. Щелчками манипулятора мышь установить в окошках пределы измерения: F – максимальное и I – минимальное значение по осям X (Horizontal) и Y (Vertical). По оси X: F = 25 кГц, I = 0,1 Гц, по оси Y: F = 900, I = -900.
6.5 Снять входные характеристики цепи RC:
6.5.1 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение I включателя, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.5.2 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов для того, чтобы остановить анализ работы схемы, или нажать левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна.
6.5.3 Снять показания вольтметра V - входное напряжение Uвх. Измерить с помощью амперметра А значение тока в цепи. Показания занести в табл.6.3.
6.5.4 Измерить угол сдвига фаз между напряжением и током, для чего на лицевой панели измерителя АЧХ и ФЧХ переместить курсор, расположенный в начале шкалы, на частоту работы цепи (2 кГц) и снять показания фазы на информационном поле внизу справа. Занести полученные данные в табл. 6.3.
6.5.5 Повторить п.п. 6.5.2…6.5.3 для других значений частоты f = 4, 6, 8, 10кГц.
Таблица 6.3
Таблица экспериментальных и расчетных данных исследования цепи RC
Uвх = ____ В
|
Результаты измерений |
Вычисление |
||
|
f, кГц |
I, мА |
φвх, град. |
Zвх, Ом |
|
2 |
|||
|
4 |
|||
|
6 |
|||
|
8 |
|||
|
10 |
6.5.6 По результатам измерений вычислить модуль входного сопротивления цепи Zвх = Uвх/ I. Результаты вычислений записать в табл. 6.3.
6.5.7 По результатам измерений и вычислений построить графики зависимостей Zвх =F(f) и φвх=F(f).
6.6 Снять входные характеристики цепи RL, для чего:
6.6.1 В схему (рис 6.1) вместо конденсатора C включить катушку индуктивности L. Значение индуктивности катушки установить согласно п. 3.4.3.
6.6.2 Аналогично п.п. 6.5.1…6.5.5 измерить значение тока и фазы в цепи RL, изменяя частоту генератора (frequency) f=0,2, 0,4, 0,6,0, 8, 1, 2, 4 кГц. Результаты измерений занести в табл. 6.4.
Таблица 6.4
Таблица экспериментальных и расчетных данных исследования цепи RL
Uвх = ____ В
|
Результаты измерений |
Вычисление |
||
|
f, кГц |
I, мА |
φвх, град. |
Zвх, Ом |
|
0,2 |
|||
|
0,4 |
|||
|
0,6 |
|||
|
0,8 |
|||
|
1 |
|||
|
2 |
|||
|
4 |
6.6.3 По результатам измерений вычислить модуль входного сопротивления цепи RL. Результаты вычислений записать в табл. 6.4.
6.6.4 По результатам измерений и вычислений построить графики зависимостей Zвх =F(f) и φвх=F(f).
6.7 Исследовать передаточные характеристики цепи RC:
6.7.1 Собрать схему исследований (рис. 6.2.)
6.7.2 Параметры генератора, измерителя АЧХ и ФЧХ, вольтметров и значения элементов установить согласно п. 6.4.1…6.4.5.
6.7.3 Для частот, заданных в табл. 6.5, измерить входное напряжение (показания вольтметра V1), выходное напряжение (показания вольтметра V2) и угол φк аналогично п. 6.5.1…6.5.4. Полученные результаты занести в табл. 6.5.
Рис. 6.2 Схема для исследования передаточных характеристик цепи RC
Таблица 6.5
Таблица экспериментальных и расчетных данных исследования передаточных характеристик цепи RC
|
f, кГц |
Uвх, В |
Uвых, В |
φк, град. |
К |
|
2 |
||||
|
4 |
||||
|
6 |
||||
|
8 |
||||
|
10 |
||||
|
12 |
||||
|
14 |
6.7.4 Рассчитать значение коэффициента передачи, полученные данные занести в табл. 6.5.
6.7.5 По результатам измерений и вычислений построить графики зависимостей К=F(f) и φк=F(f).
6.8 Исследовать передаточные характеристики цепи RL.
6.8.1 В схему (рис 6.2) вместо конденсатора C включить катушку индуктивности L. Значение индуктивности катушки установить согласно п. 3.4.3.
6.8.2 Повторить п.п. 6.7.2…6.7.4. Полученные данные занести в табл. 6.6.
Таблица 6.6
Таблица экспериментальных и расчетных данных исследования передаточных характеристик цепи RC
|
f, кГц |
Uвх, В |
Uвых, В |
φк, град. |
К |
|
0,2 |
||||
|
0,4 |
||||
|
0,6 |
||||
|
0,8 |
||||
|
1 |
||||
|
2 |
||||
|
4 |
6.8.3 Рассчитать значение коэффициента передачи, полученные данные занести в табл. 6.6.
6.8.4 По результатам измерений и вычислений построить графики зависимостей К=F(f) и φк=F(f) для цепи RL.
6.9 Для цепей RL и RC определить значение граничных частот. Отметить их на графиках Zвх =F(f).
6.10 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
6.11 Выключить оборудование.
6.12 Составить отчет по работе.
7 СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
7.1 Наименование и цель работы.
7.2 Расчет домашнего задания по п. 3.4.1, 3.4.2, 3.4.3.
7.3 Схемы исследований (рис. 6.1, рис. 6.2).
7.4 Результаты измерений и вычислений (табл. 6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6).
7.5 Графики зависимостей Zвх =F(f), φвх=F(f) и К=F(f), φк=F(f) для цепей RC и RL.
7.6 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
7.7 Выводы по работе.
8 КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
8.1 По каким формулам определяется модуль входного сопротивления для цепей RL и RC? Запишите эти формулы через параметры цепей и через граничную частоту.
8.2 По каким формулам рассчитывается угол сдвига фаз в цепях RL и RC?
8.3 Постройте входные характеристики Zвх =F(f), φвх=F(f) для схем, приведенных на рис. 6.3.
Рис. 6.3 Схемы цепей, для которых необходимо построить входные АЧХ и ФЧХ
8.4 По каким формулам определяется коэффициент передачи для цепей RL и RC? Запишите эти формулы через параметры цепей и через граничную частоту.
8.5 Приведите формулы расчета передаточных ФЧХ для цепей RL и RC.
9 СОДЕРЖАНИЕ ЗАЧЁТА
Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРИБОРАХ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ
П.1 Элементы, которые содержаться в библиотеках компонентов.
Рис. П.1 Панель компонентов
Панель компонентов состоит из пиктограмм. Все компоненты условно разбиты по применению и обозначаются соответствующими значками-пиктограммами, например, базовые компоненты, содержатся в библиотеке, которая обозначена следующей пиктограммой: . Щелчком манипулятора мышь на одну из пиктограмм можно открыть соответствующую библиотеку компонентов, где изображены различные элементы. Чтобы собрать схему, надо из библиотек программы достать необходимые элементы. Необходимый элемент переносится из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.
Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включаются все элементы.
Чтобы установить значение параметра элемента, надо два раза щёлкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне, нажать “OK”, окно закроется, значение элемента изменится.
Приборы для проведения измерения (вольтметры и амперметры) находятся в библиотеке индикаторов:.
Вольтметр используется для измерения переменного (АС) и постоянного (DC) напряжения. Выделенная толстой линией сторона прямоугольника, изображающего вольтметр, соответствует клемме заземления. Двойным щелчком мыши открывается диалоговое окно для изменения параметров вольтметра:
Рис. П.2 Диалоговое окно вольтметра
Resistance (R) – величина внутреннего сопротивления (задана по умолчанию).
Mode – вид измеряемого напряжения. При измерении переменного напряжения (АС) вольтметр будет показывать действующее значение напряжения.
Амперметр используется для измерения переменного(AC) и постоянного (DC) тока. Установка параметров амперметра аналогична вольтметру.
Приборы из библиотеки приборов:. Данные приборы можно использовать в схеме только один раз.
Мультиметр: используется для измерения: напряжения (постоянного и переменного), тока (постоянного и переменного), сопротивления, уровня напряжения в дБ.
Осциллограф: представляет собой аналог двулучевого запоминающего осциллографа. На изображении имеется четыре входных зажима:
- верхний правый – общий (земля);
- нижний правый – вход синхронизации;
- левый и правый нижние зажимы представляют собой соответственно вход канала А (channel A) и вход канала B (channel B). Чтобы получить панель управления осциллографа, надо два раза щелкнуть манипулятором мышь на его изображение.
Панель управления состоит из: поля управления горизонтальной разверткой (масштабом времени -Time base), поля управления каналом А, поля управления каналом В.
Управление горизонтальной разверткой служит для задания масштаба горизонтальной оси осциллографа при наблюдении напряжения в зависимости от времени. Временной масштаб задается в с/дел, мс/дел, мкс/дел, нс/дел и выбирается в зависимости от выбранной частоты сигнала. Масштаб увеличивается или уменьшается щелчками манипулятора мышь по кнопкам: .
Управление каналами А и В позволяет изменять масштаб по оси напряжения. Щелчками манипулятора мышь можно установить масштаб от 10 мВ/дел до 5 кВ/дел.
Нажатие клавиши Expand открывает окно расширенной модели осциллографа. На экране осциллографа расположены два курсора 1 (красный) и 2 (синий), при помощи которых можно измерить мгновенные значения напряжений в любой точке осциллограммы. Для этого надо перетащить мышью курсоры за треугольники в требуемую точку. Координаты точек пересечения первого курсора с осциллограммами отображены на левом табло: T1, VA1, VB1; координаты второго курсора на среднем
табло: T2, VA2, VB2; на правом табло отображаются значения разностей между соответствующими координатами первого и второго курсоров: T2- T1, VA2- VA1, VB2- VB1. Чтобы развести изображения от каналов А и В, нужно воспользоваться сдвигом по оси Y (Y position) для одного или двух каналов.
Функциональный генератор: . Является идеальным источником напряжения, который вырабатывает сигналы синусоидальной, прямоугольной и треугольной формы.
Средний вывод генератора заземляют. Крайние правый и левый выводы служат для подачи переменного напряжения на исследуемое устройство. Двойным щелчком манипулятора мышь открывается увеличенное изображение генератора:
Рис. П.3 Увеличенное изображение генератора
В генераторе можно задать следующие параметры:
- частоту выходного напряжения (Frequency);
- скважность сигнала (Duty cycle);
- амплитуду сигнала (Amplitude);
- постоянную составляющую выходного напряжения (Offset).
Требуемая форма сигнала выбирается нажатием манипулятора мышь на соответствующее изображение. Значения частоты, скважности и амплитуды устанавливаются с помощью клавиатуры и кнопок со стрелками.
Измеритель АЧХ и ФЧХ (Bode Plotter):. Используется для получения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик устройств. Имеет четы-
ре зажима: два входных (IN) и два выходных (OUT). Для измерения надо подключить положительные выводы входов IN и OUT (левые выводы) к исследуемым точкам, а два других вывода заземлить.
При двойном щелчке по уменьшенному изображению измерителя АЧХ и ФЧХ открывается его увеличенное изображение:
Рис. П.4 Увеличенное изображение измерителя АЧХ и ФЧХ
Для получения АЧХ надо нажать кнопку Magnitude, для получения ФЧХ – Phase.
Левая панель управления (Vertical) задает:
- начальное (I – initial) и конечное (F – final) значения параметров, которые откладываются по вертикальной оси;
- вид шкалы – логарифмическая (Log) и линейная (Lin).
Правая панель управления (Horizontal) настраивается аналогично.
При получении АЧХ по вертикальной оси откладывается отношение напряжений, при получении ФЧХ – градусы. По горизонтальной оси всегда откладывается частота в Гц.
В начале горизонтальной шкалы расположен курсор. Его можно перемещать нажатием кнопки со стрелками, которая расположена справа от экрана, либо «перетаскивать» с помощью манипулятора мышь. Координаты точки пересечения курсора с графиком выводятся на информационных полях внизу справа.
СОДЕРЖАНИЕ
Лабораторная работа № 1
Знакомство с программой electronics workbench 5.0……….……………………….….3
Лабораторная работа № 2
Исследование сигналов с относительной фазовой манипуляцией………………......11
Лабораторная работа № 3
Помехоустойчивое кодирование сигналов……………………………………….....…19
Лабораторная работа № 4
Исследование детектора амплитудно-модулированных (АМ) сигналов………….....27
Лабораторная работа № 5
Дискретизация и восстановление непрерывного сигнала…………………………….34
Лабораторная работа № 6
Дискретизация и восстановление непрерывного сигнала………………………….....41
Приложение А…………………………………………………………………………...50
План 2004/2005, поз. 38
Микитченко Екатерина Вацлавовна
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ
НА ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРАХ
по дисциплине
«ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ»
ЧАСТЬ 1
для студентов специальностей
2-45 01 02 — Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения
2-45 01 03 — Сети телекоммуникации
Редактор Вердыш Н.В.
Подписано к печати ___________
Формат 60*84/16
Усл. печ. л. 3,3 уч-изд. Л. 2,8
Тираж_______экз. Заказ_______
Учреждение образования
«ВЫСШИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ»
220114, г. Минск, Ф. Скорины д. 8, к. 2