Краткие теоретические сведения. Исследование простейших RC- цепей

Лабораторная работа №2.

Исследование простейших RC- цепей

2.1 Цель работы:

изучить переходные, амплитудно- и фазо-частотные характеристики простейших RC-цепей.

Краткие теоретические сведения

Интегрирующей называется цепь, сигнал на выходе который пропорционален интегралу от входного воздействия.

Простейшая интегрирующая цепь имеет вид:

Рисунок 2.1 -интегрирующая цепь

Применение интегрирующей цепи:

1 Фильтр низких частот.

Фильтр низких частот эффективно пропускает частотный спектр сигнала ниже некоторой частоты (частоты среза), и уменьшающий или подавляющий частоты сигнала выше этой частоты.

2 Элемент задержки.

3 Селектор импульсов по длительности.

Дифференцирующей называется цепь, сигнал на выходе который пропорционален производной от входного воздействия.

Простейшая дифференцирующая цепь имеет вид:

Рисунок 2.2 -дифференцыирующая цепь

Применение дифференцирующей цепи:

1 Фильтр высоких частот.

2 Формирователь коротких импульсов.

3 Формирователь отрицательного напряжения.

2.3 Порядок выполнения работы

1) Синтезируйте с учетом установленного варианта задания по таблице 2.1 схему заряда и разряда конденсатора постоянным напряжением с помощью аналоговых ключей Switch, находящихся в библиотеке Component/Analog Primitives/Special Purpose.

Таблица 2.1– Варианты заданий

2) Создайте в САПР Micro-Cap11 синтезированную схему.

На рисунке 2.3а в качестве примера приведена схема цепи заряда и разряда конденсатора постоянным напряжением.

а) б)

Рисунок 2.3 – Цепь заряда и разряда конденсатора постоянным
напряжением а) и временные диаграммы ее работы б)

3) Рассчитайте пределы и параметры исследования переходных характеристик схемы и введите их в окно задания параметров Transient Analysis Limits.

Рекомендуемое содержание разделов «Числовые параметры» и «Выражения» окна задания параметров расчета режима Transient Analysis для приведенного примера даны в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Параметры расчета характеристик

4) Исследуйте в подрежиме Analysis/Transient… влияние основных параметров примененных компонентов на временные диаграммы работы цепи заряда и разряда конденсатора постоянным напряжением.

На рисунке 2.3б приведены временные диаграммы работы цепи заряда и разряда конденсатора постоянным напряжением.

5) Синтезируйте схемы интегрирующей и дифференцирующей цепей с учетом параметров входного сигнала, указанных в таблице 2.1.

6) Создайте в САПР Micro-Cap 11 синтезированные схемы.

На рисунке 2.4а в качестве примера приведены схемы интегрирующей и дифференцирующей цепей.

а) б)

Рисунок 2.4 – Дифференцирующая и интегрирующая цепь а)
и их переходные характеристики б)

7) Рассчитайте с учетом параметров входного сигнала и примененных компонентов пределы и параметры исследования переходных характеристик схем и введите их в окно задания параметров Transient Analysis Limits (см. таблицу 2.4).

8) Исследуйте в подрежиме Analysis/Transient… влияние основных параметров примененных компонентов на переходные характеристики интегрирующей и дифференцирующей цепей (см. рисунок 2.4 б).

9) Рассчитайте с учетом параметров примененных компонентов пределы и параметры расчета частотных характеристик каскада и введите их в окно задания параметров AС Analysis Limits (см. таблицу 2.3).

10) Исследуйте в подрежиме Analysis/АС… влияние температуры, а также основных параметров примененных компонентов на частотные характеристики цепей.

На рисунке 2.5 приведены амплитудно- и фазо-частотные характеристики дифференцирующей и интегрирующей цепей.

Таблица 2.3 – Параметры расчета характеристик

а) б)

Рисунок 2.5 – Амплитудно- а) и фазо-частотные б) характеристики
дифференцирующей и интегрирующей цепей

1.4 Результаты исследования и анализа параметров и характеристик исследуемого электронного устройства

1.4.1 параметры цепи заряда разряда конденсатора

Pulse Source: MODEL=C; P1=1m, P2=1m, P3=4m, P4=4m, P5=6m;

VZERO=0 В, VONE=12 B;

Capacitor: CAPACITANCE=3E-6 Ф;

Rezistor: REZISTANCE=160 Ом;

SW1: VALUE=T 1m, 4m;

SW2: VALUE=T 0, 1m;

SW3:VALUE=T 4m, 7m;

1.4.2 параметры интегрирующей цепи

Pulse Source: MODEL=A; P1=0.4c, P2=0.4c, P3=1c, P4=1c, P5=2c;

VZERO=0 В, VONE=10 B;

Capacitor: CAPACITANCE=1E-6 Ф;

Rezistor: REZISTANCE=30000 Ом;

1.4.3 параметры дифференцыирующей цепи

Pulse Source: MODEL=B; P1=0.4c, P2=0.4c, P3=1c, P4=1c, P5=2c;

VZERO=0 В, VONE=8 B;

Capacitor: CAPACITANCE=1E-6 Ф;

Rezistor: REZISTANCE=30000 Ом;

1.4.2 Исследуемые схемы

Рисунок 2.6 - Исследуемые схемы

1.4.3 Графики выходных сигналов и переходных процессов

Рисунок 2.7 - v(v1) - график входного сигнала интегрирующей цепи v(c1) - график выходного сигнала интегрирующей цепи,

v(v2)- график входного сигнала дифференцыирующей цепи v(r2)-график выходного сигнала дифференцыирующей цепи,

v(v3)- график входного сигнала цепи заряда розряда конденсатора v(с3)-график напряжения конденсатора;

Рисунок 2.8 - амплитудо-частотные(сверху), и фазо-частотные(снизу) характеристики Wsr=5.37 Hz;

1.5 Особенности функционирования САПР Micro-Cap 11, выявленные в ходе выполнения лабораторной работы

Оссобенность Micro-Cap 11, в том что он позволяет быстро и построить схемы для тестирования електронных устройств с заданными параметрами. Также он позволяет построить графики переходных процессов.

выводы

Очередная лаба сделанная в этом семестре, теперь на защите очередной раз жду великой електронной мести. Но все же было в данной лабе много интересного, ведь делая ее, я слушал песни. Все средства в САПР несомненно полезны, но сделав эту лабу я увидел подснежник. Ну как я позже понял это был знак, мне весна на ухо прошептала: - Пишы отчет и иди на защиту чувак. Прошу огромного прощения за такие выводы, мне смерть наверно будет на защите и нет другого выхода. Защиты данной лабы уже истек срок, и если будет спаринг то я поставлю блок....