14751

Демонстрация работы среды Micro-CAP

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 Демонстрация работы среды MicroCAP по дисциплине Электротехника и электроника Цель работы Приобретение навыков моделирования электронных схем на примере схемы амплитудного детектора Ознакомление методической рекомендации по выпол...

Русский

2013-06-09

149 KB

21 чел.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

Демонстрация работы среды Micro-CAP

по дисциплине «Электротехника и электроника»

Цель работы

  1. Приобретение навыков моделирования электронных схем (на примере  схемы амплитудного детектора)
  2. Ознакомление методической рекомендации по выполнению лабораторного практикума

Лабораторное задание

Условие. Требуется выполнить предложенные приемы из методической рекомендации по выполнению лабораторного практикума, а так же показать ход выполнения это работы.

Выполнение.  После выполнения приемов 1-6 была представлена схема амплитудного детектора, составленная в среде Micro-CAP 8 (Рисунок 1).

Рисунок 1- Схема амплитудного детектора

В приеме 7 был проведен расчет  схемы в режиме по постоянному току. Можно также оценить мощность, рассеиваемую в ветвях и состояния p-n переходов, транзистор VT1 находится в линейном режиме (LIN), а у полупроводникового  диода VD1 переход закрыт (OFF)   (Рисунок 2).

Рисунок  2- Расчет схемы в режиме по постоянному току

В приеме 8 продемонстрирован режим анализа по постоянному току с вариацией одного  или нескольких переменных. Но прежде всего подвергнем  преобразованию  исходную  схему  на  рисунке  1  –  исключим  из нее разделительную емкость С1 и индуктивность L1. Так как на постоянном токе емкость представляет собой разрыв электрической цепи, а  индуктивность  представляет  собой  шунт (Рисунок 3).

Рисунок 3- Схема после преобразования

 

Теперь воспользуемся многовариантный анализ по постоянному току  DC и построим семейство передаточных характеристик UВЫХ = f(UВХ) усилительного  каскада  на  основе  транзистора  VT1  при  различных  питающих напряжениях источника V2 = 3, 4, 5, 6, 7В, при этом задав необходимые условия в диалоговое окно задания параметров DC Analysis Limits. После вывода графиков при помощи пиктограмм, предназначенных для работы с графиками можно узнать разницу между кривыми и наглядно показать эти изменения, например, вертикальный разброс характеристик на участке насыщения (4 В) (Рисунок 4).

Рисунок 4- Семейство передаточных характеристик UВЫХ = f(UВХ) при различных питающих напряжениях

В приеме 10 использовалась первая схема (См. рисунок 1), которую анализировали теперь в частотной области в диапазоне от 15 кГц до 5 кГц (Рисунок 5). При резонансной частоте 10 кГц, максимальная амплитуда сигнала на резонансной частот составляет 5.536 дБ. На нижнем графике в том же режиме с помощью пиктограммы найдена точка перегиба фазо-частотной характеристики, которая также соответствует резонансной частоте. На резонансной частоте фазовый угол составляет 97.928º.

Рисунок 5 - Амплитудно-частотная (вверху) и фазо-частотная характеристики амплитудного детектора

Прием №11. Анализ электронной схемы во временной области. Был проведен анализ электронной схемы на интервале [0, 2мс] следующие временные зависимости:

- ток, протекающий через диод VD1;

- напряжение на нагрузке транзистора VT1;

- напряжение, действующее на разделительной емкости C4.

Максимальный шаг интегрирования принят 0.005 мс. Результаты моделирования – графики искомых временных зависимостей – представлены на рисунке 6.

Рисунок 6- Графики временных зависимостей напряжений и тока

Прием №12. Построение целевых функций на основе многовариантного анализа. В ходе работы было построено  семейство амплитудно-частотных характеристик амплитудного детектора в зависимости от изменения емкости C2 (рисунок 7). На основе полученного семейства амплитудно-частотных характеристик  надо построить две целевые функции (рисунок 8):

1. Зависимость резонансной частоты контура от номинала емкости контура fРЕЗ = f(C2);

2. Зависимость амплитуды колебаний амплитудного детектора на резонансной частоте от номинала емкости контура UВЫХ = f(C2).

Рисунок 7-Семейство амплитудно-частотных характеристик при различных номиналах емкости резонансного контура

Рисунок 8-Целевые функции – зависимости резонансной частоты (вверху) и амплитуды колебаний на нагрузке (внизу) от емкости резонансного контура

Вывод

 В ходе проделанной работы были освоены основные приемы методической рекомендации, построены графики и схемы. А так же были закреплены знание по работе с Micro-CAP