Отчет №1



ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

Кафедра: «Электроснабжение железных дорог»

Отчет по практической работе №1

ЗНАКОМСТВО С «ELECTRONICS WORKBENCH»

Выполнил:

Студент группы ЭС-104

Павлов В.А.

Проверил:

Профессор

Агунов А.В.

Санкт-Петербург

2014

Цель работы: освоение приемов работы с системой схемотехнического моделирования «Electronics Workbench» на примере исследования RC-цепи.

Программа работы

Запустить «Electronics Workbench»

Освоить работу с опциями File, Edit, Circuit, Window, Help.

Изучить порядок вызова элементной базы, выделение элементов, выбор параметров и наименований элементов.

Изучить и освоить элементную и приборную библиотеки, необходимые для создания и анализа аналоговых электронных цепей и устройств.

Изучить методы ввода элементов схем электрических принципиальных и вывода схем на печать.

Ввести схему, показанную на рис. 10, и исследовать ее работу при различных формах выходного сигнала многофункционального генератора. Сохранить результаты работы в файле на диске. Вывести схему и результаты работы на печать.

Снять осциллограммы напряжений на входе и выходе, используя двухканальный осциллограф. Сохранить их в файле на диске и вывести на печать.

Используя характериограф снять ЛАЧX и ЛФЧХ исследуемой схемы.

По виду снятых осциллограмм и логарифмических частотных характеристик определить характер (например, дифференцирующая, интегрирующая) и качества схемы (например, постоянную времени, частоту среза, и т.д.).

Поменяв в исследуемой схеме местами R и С, проделайте п. 3.6-3.9.

Показания осциллографа

Рисунок 1 фильтр высоких частот

Работа фильтра высоких частот при различных формах сигнала.

При синусоидальной форме кривой:

Показания осциллографа

Рисунок 2 — показания осциллографа при синусоидальной форме кривой

На осциллограммах видим две синусоиды: входного напряжения и выходного .

Это дифференцирующая цепь. Выходное напряжение цепочки пропорционально скорости изменения напряжения на конденсаторе. Т.к. цепь — дифференцирующая, то это значит, что Uвых пропорционально производной от Uвх:

Показания осциллографа

В последней формуле первое слагаемое показывает полезный результат от дифференцирования входного напряжения. Второе слагаемое определяет погрешность от того, что Uc в этой схеме не пропорционально входному сигналу.

Снимаем ЛАЧХ и ЛФЧХ:

Показания осциллографа

Рисунок 3 ЛАЧХ исследуемой схемы

На ЛАЧХ видно, что фильтр пропускает только высокочастотную составляющую сигнала и не пропускает частоты, значения которых меньше значения частоты среза.

Частота среза – это частота, на которой характеристика фильтра падает до определённого уровня (обычно -3 дБ, или 0,707) по сравнению с «полосой пропускания». 

Показания осциллографа

Рисунок 4 – ЛФЧХ исследуемой схемы

Из ЛФЧХ видно, что разность фаз между выходным и входным сигналами составляет 90 град.

Меняем форму сигнала с помощью генератора сигналов

Показания осциллографа

Рисунок 5 — генератор сигналов

При пилообразной форме кривой:

Показания осциллографа

Рисунок 6 — показания осциллографа при пилообразной форме кривой.

При прямоугольной форме кривой:

Показания осциллографа

Рисунок 7 — показания осциллографа при прямоугольной форме кривой

Показания осциллографа

Рисунок 8 – фильтр высоких частот

Работа фильтра высоких частот при различных формах кривой.

При синусоидальной форме кривой:

Показания осциллографа

Рисунок 9 — показания осциллографа при синусоидальной форме кривой

На осциллограммах видим две синусоиды: входного напряжения и выходного .

Амплитуда входного напряжения больше амплитуды выходного так как это интегрирующая цепочка и значение выходного напряжения будет равно:

Интегрирующая цепочка — электрическая цепь, в которой выходное напряжение Uвых(t) (или ток) пропорционально интегралу по времени от входного напряжения Uвх(t) (или тока).

Снимаем ЛАЧХ и ЛФЧХ для фильтра высокой частоты

Показания осциллографа

Рисунок 10 – ЛАЧХ исследуемой схемы

На ЛАЧХ видно, что фильтр пропускает только низкочастотную составляющую сигнала и не пропускает частоты, значения которых превышают значения частоты среза.

Показания осциллографа

Рисунок 11 – ЛФЧХ исследуемой схемы

Из ЛФЧХ видно, что разность фаз между выходным и входным сигналами составляет – 90 град.

При прямоугольной форме кривой:

Показания осциллографа

Рисунок 12 — показания осциллографа при прямоугольной форме кривой

При пилообразной форме кривой:

Показания осциллографа

Рисунок 13 – показания осциллографа при пилообразной форме кривой

Вывод: В ходе выполнения данной лабораторной работы были исследованы и изучены элементная и приборная библиотеки, необходимые для создания и анализа аналоговых электронных цепей и устройств, рассмотрена работа ФНЧ и ФВЧ

Ответы на контрольные вопросы:

1. Что такое ППП EWB и какими инструментальными средствами он обладает?

Electronics Workbench — Система схемотехнического проектирования и анализа электронных схем иустройств, позволяющая выполнять графический ввод проектируемой схемы и анализ характеристик аналоговых, цифровых и аналого-цифровых устройств.

Инструментальные средства «Electronics Workbench» очень похожи на реальные инструментальные средства электроники. В первой строчке над рабочей областью находится инструментальная панель приборов, которые можно использовать.

2. Что такое Боде плоттер и для чего он нужен?

Показания осциллографаХарактериограф используется для снятия амплитудно-частотных (АЧХ) и фазо-частотных (ФЧХ) характеристик исследуемых схем и построения диаграмм Боде. Плоттер Боде вычерчивает графики частотных характеристик и полезен для анализа схем фильтров. Плоттер используется для измерения напряжения сигнала или сдвига фазы. Анализ спектра производится, когда плоттер подключен к схеме. Плоттер Боде генерирует частоты в диапазоне, указанном на его элементах управления. Частота любых источников аналогового сигнала в схеме не производит действия на плоттер, но такой источник должен быть включен где-нибудь в схеме.

Панель управления позволяет устанавливать:

• измерение АЧХ (Magnitude), ФЧХ (Phase), либо сохранение графика экрана (Save);

•логарифмический (log) или линейный (lin) масштабы;

•регулировать вертикальный (vertical) (I — начальное усиление(по вертикали), F — конечное усиление (по вертикали)) и горизонтальный (horizontal)(1 — начальная частота (погоризонтали), F — конечная частота (по горизонтали)) масштабы:

←,→ перемешать линии отсчета для автоматического снятия величины частоты и значений амплитуды фазы.

Прибор подключается к двум точкам схемы: 1- входной (IN) сигнал, 2-выходной (OUT) сигнал.

Определите частоту среза исследуемой схемы при рабочей частоте генератора

Показания осциллографа

4.Определите постоянную времени для схемы с параметрами






map