Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Порядок выполнения работы. Тема: Исследование линейной электрической цепиСтр 1 из 14Следующая ⇒
Лабораторная работа 1. Тема: Исследование линейной электрической цепи Цель занятия: Анализ вольтамперных характеристик резистивных элементов электрической цепи, определение их параметров. Продолжительность занятия – 2 часа. Задание: Задание на выполнение лабораторной работы 1.1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом 1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Согласное включение.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид: 1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу. Порядок выполнения работы 2.1. Используя универсальный вольтметр программной оболочки необходимо измерить напряжение на Е1; Е2; RН ток. 2.2. Затем необходимо загрузить вторую схему исследования с именем файла " Встречное включение.ewb " 2.3. В открывшейся схеме также необходимо измерить напряжение на Е1, Е2 и RН ток. Данные измерений по пункту 2.1.и 2.2 занести в таблицу Проведите расчет данных таблицы 1. Данные расчета занесите в таблицу 1)U0= E-U (генератор) 2) U0=U-E (потребитель) 3)P=I(опыта)*R(U); 4) r0= ; 5) ; 6)Рн= Uн*I 7)Р0= U0*I 8) h =
ТАБЛИЦА 1
Содержание отчета
Лабораторная работа 2. Тема: Исследование последовательного включения элементов в электрической цепи. Цель занятия: Определение распределения тока и напряжения при последовательном и параллельном включении резистивных элементов электрической цепи. Продолжительность занятия – 2 часа. Задание: 1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом 1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Смешанное соединение сопротивлений.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу. Порядок выполнения работы 2.1. Опыт 1: Включить источники постоянного тока и произвести измерения токов I1, I2, I3 и напряжений, результаты опыта записать в таблицу 3. ТАБЛИЦА 3
Содержание отчета
Лабораторная работа 3. Тема: Исследование параллельного включения элементов в электрической цепи. Цель занятия: Определение распределения тока и напряжения при последовательном и параллельном включении резистивных элементов электрической цепи. Продолжительность занятия – 2 часа. Задание: 1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом 1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Смешанное соединение сопротивлений.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу. Порядок выполнения работы 2.1. Опыт 1: Включить источники постоянного тока и произвести измерения токов I1, I2, I3 и напряжений, результаты опыта записать в таблицу 3. 2.2. Опыт 2: Измените значения сопротивлений эл. цепи согласно значениям таблицы 3, и повторите опыт п. 2.1. 2.3. Опыт 3: Измените значения сопротивлений эл. цепи согласно значениям таблицы 3, и повторите опыт п. 2.1. ТАБЛИЦА 3
Содержание отчета
Лабораторная работа 4. Тема: Расчет значений магнитной проницаемости Цель занятия: Определение и расчет значений магнитной проницаемости Продолжительность занятия – 2 часа. Задание:
Лабораторная работа 5. Тема: Расчет значений электромагнитной индукции Цель занятия: Определение и расчет значений магнитной проницаемости и электромагнитной индукции Продолжительность занятия – 2 часа. Задание:
Лабораторная работа 6. Тема: Расчет простейших последовательных, параллельных электрических цепей. Цель занятия: Научится читать схемы, рассчитывать простейшие последовательные, параллельные электрические цепи. Продолжительность занятия – 2 часа. Задание: Задание на выполнение лабораторной работы 1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Законы Кирхгофа.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид: 1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы 2.1. Опыт 1: Измерьте и запишите значения Е1 и Е2 в таблицу.
ТАБЛИЦА 4
ВЕЛИЧИНЫ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
E1 В | E2 В | r01 Ом | r02 Ом | R1 кОм | R2 кОм | R3 кОм | I1 мА | I2 мА | I3 мА | U1 В | UA В | UБ В | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Из опыта | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Из расчета | ** | ***** | **** | **** | **** | **** | **** |
**** - указанные ячейки не заполняются.
Содержание отчета
Лабораторная работа 7.
Тема: Расчет последовательно-параллельных электрических цепей.
Цель занятия: Научится читать схемы, рассчитывать последовательно-параллельные электрические цепи.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Законы Кирхгофа.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Измерьте и запишите значения Е1 и Е2 в таблицу.
2.2. Опыт 2: Включить схему и произвести измерение токов и напряжений на сопротивлениях. Данные измерений занести в таблицу
ТАБЛИЦА 4
|
ВЕЛИЧИНЫ
**** - указанные ячейки не заполняются.
Содержание отчета
Лабораторная работа 8.
Тема: Расчет простейших электрических цепей постоянного тока.
Цель занятия: Научится читать схемы рассчитывать простейшие электрические цепи постоянного тока.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Метод наложения.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Включить источник постоянного тока и произвести измерение токов I1 I2 I3.
2.2. Опыт 2: Исключить источник Е2 и измерить частичные токи I21 I22 I23.
2.3. Опыт 3: Исключить источник Е1 и измерить частичные токи I31 I32 I33.
Результаты измерений занести в таблицу 3.
Примечание: При проведении эксперимента внутренним сопротивлением источников пренебрегаем.
При измерении токов обратить внимание на направление токов.
Отразить направление токов в таблице указывая какое гнездо миллиамперметра " +", " -" подключается к точкам а, в, с.
ТАБЛИЦА 5
E1 В | E2 В | r1 кОм | r2 кОм | r3 кОм | I1 мА | I2 мА | I3 мА | I21 мА | I22 мА | I23 мА | I31 мА | I32 мА | I33 мА | |
Результаты опыта | ||||||||||||||
Показания миллиамперметра | *** | *** | *** | *** | *** | |||||||||
Расчет по опытным данным | *** | *** | *** | *** | *** | *** | *** | *** | *** | *** | ||||
Расчет по исходным данным |
***- отмеченные клетки не заполняются.
Содержание отчета
Лабораторная работа 9.
Тема: Расчет сложных резистивных электрических цепей
Цель занятия: Научится читать схемы и рассчитывать сложные резистивные электрические цепи.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
2. Убедиться в соблюдении первого закона Кирхгофа I1 = I2 + I3.
3. Изменяя величину сопротивления резистора R 2 от 0 до R 2 (взять 10 значений) построить графики изменения токов I1, I2, I3 в зависимости от величины сопротивления R2.
Лабораторная работа 10.
Тема: Расчет резистивных электрических цепей методом эквивалентного генератора
Цель занятия: Научится читать схемы и рассчитывать резистивные электрические цепи методом эквивалентного генератора
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Эквивалентный генератор.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Измерить Uхх подключив вольтметр к гнездам " а" и " в" (опыт холостого хода).
2.2. Опыт 2: Подключить к гнездам " а" и " в" миллиамперметр, проделать опыт короткого замыкания для измерения тока К.З.
2.3. Опыт 3: Подключить к гнездам " а" и " в" нагрузку rн и измерить ток нагрузки Iн. Результаты измерений занести в таблицу 6.
ТАБЛИЦА 7
Исходные величины
Результаты опыта
Расчет по опытнвм данным
Расчет по исходным данным
Расчетные формулы
Еэкв= ; rэкв = rв + ; rэкв = ; Iн =
Примечание: Внутренним сопротивлением источника r01 пренебрегаем.
Содержание отчета
Лабораторная работа 11.
Тема: Расчет резистивных электрических цепей методом контурных токов
Цель занятия: Научится читать схемы и рассчитывать резистивные электрические цепи методом контурных токов.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Разветвленные цепи постоянного тока.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
Примечание: После проведения каджого опыта схему возвращать в исходное положение (опыт 1) все данные сравнивать с опытом 1.
2.1. Опыт 1: В приведенной схеме произвести измерение напряжений, данные записать в таблицу 8.
2.2. Опыт 2: Повторить результаты измерений вместо R9 подключить R8.
2.3. Опыт 3: Повторить результаты измерений вместо R5 подключить R4.
После проведения каждого опыта схему устанавливать в исходноне положение. Объяснить изменения всех напряжений.
2.4. Опыт 4: Создать условия для получения Uн.мах.
2.5. Опыт 5: Создать условия для получения Uн.мин.
Объяснить влияние обрыва элементов на Uн.
ТАБЛИЦА 8
№ | Наименование элементов | U В | U1 В | U8 В | U3 В | U4 В | U5 В | U6 В | Uн В | Изменение Uн увел./уменьш. |
1 | Исходное положение r2=R5 r3=R9 | |||||||||
2 | r3 уменьшается в 2 раза r3=R8 | |||||||||
3 | r2 уменьшается в 2 раза r3=R8 | |||||||||
4 | Последовательные элементы закорочены | |||||||||
5 | r2 или r5 или оба закорочены |
Содержание отчета
Лабораторная работа 12.
Тема: Расчет простейших электрические цепи в режиме установившихся гармонических колебаний.
Цель занятия: Научится читать схемы и рассчитывать электрические цепи в режиме установившихся гармонических колебаний.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Последовательное соединение RC.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Включить источник и произвести измерения в соответствии с Т12. Выключить источник.
2.2. Опыт 2: Изменить значения параметров схемы (в соответствии с таблицей) и повторить результаты измерений. Занести полученные данные в таблицу.
Провести расчет следующих величин
J= (U/Z); Xc = (1/wC); Z= ; cosj =
Полученные данные занести в таблицу
По опытнымданным убедиться, что U =
ТАБЛИЦА 12
О П Ы Т | Измеренные величины | Расчетные величины | ||||||||
С3 мКф | r кОм | U В | I мА | Uа В | Uс В | Xс | Z кОм | I мА | Cosj | |
r =0, С3 | ||||||||||
r = R14, С3 |
Содержание отчета
Контрольные вопросы:
Лабораторная работа 13.
Тема: Расчет электрических цепей в режиме гармонических колебаний
Цель занятия: Научится читать схемы и рассчитывать электрические цепи в режиме гармонических колебаний.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Последовательное соединение RL.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Установить значение индуктивности Lмакс включить источник и произвести измерение в соответствии с таблицей 13. Выключить источник.
2.2. Опыт 2: Провести опыт, руководствуясь пунктом 6.2.2.
2.3. Проследить за изменением величин при введении сердечника.
ТАБЛИЦА 13
О П Ы Т | Измеренные величины | Расчетные величины | |||||||||
U В | I мА | Ur В | UL В | rх кОм | L Гн | Xс кОм | R кОм | Z кОм | Cosj | I мА | |
r =0, L мах | |||||||||||
r = R14, L мах | |||||||||||
r = R14, L 1 |
Содержание отчета
Лабораторная работа 14.
Тема: Расчет мощности гармонических колебаний
Цель занятия: Научиться читать схемы и рассчитывать мощность электрической цепи в режиме гармонических колебаний.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
|
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " опер_ус_АЧХ.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Приведенная схема представляют из себя фильтр высоких частот (ДИФФЕРЕНЦИАТОР) на операционном усилителе (пропускает на выход высокие частоты, низкие частоты – зарезает). Провести исследование АЧХ и ФЧХ схемы с помощью измерителя АЧХ и ФЧХ, изменяя параметры фильтра – емкость, резисторы. Определить частоту среза для различных значений входных параметров (дополнительно использовать блок Анализатор в меню).
Для изучения фазовых характеристик ФНЧ, необходимо исследовать другую схему.
1.3 Для дальнейшей работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " " апер_зв.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Представленная схема является классической схемой интегратора на операционном усилителе (в отличие от дифференциатора здесь конденсатор в цепи обратной связи ОУ). Провести моделирование схемы с изучением сигналов на осциллографе и измерителе АЧХ и ФЧХ, меняя значения емкости конденсатора. Определить частоту среза в зависимости от постоянной времени цепи. Интегратор – это ФНЧ, полоса пропускания которого характеризуется частотой среза.
1.4 Для дальнейшейизучения АЧХ и ФЧХ необходимо загрузить другую схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " " опер_ус_КОРРЕКТ.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Приведенная схема представляет из себя устройство линеаризации характеристик датчика. Корректирующее звено выполнено в виде на операционном усилителе, в цепь отрицательной обратной связи которого включен резистор и диод. Для наблюдения эффекта линеаризации введен переключатель. Для получения передаточной характеристики используется функциональный генератор в режиме пилообразного сигнала и осциллограф в режиме развертки В/А.
Провести моделирование и анализ результатов при включенном и выключенном корректирующем диоде. Исследовать поведение входного и выходного сигналов, а также передаточной функции на осциллографе (осциллограф в разных режимах) при включенном и выключенном корректирующем диоде. Дополнительно получить частотные характеристики схемы с помощью меню Analysis, провести их исследование.
Вывод – для линеаризации характеристики диода на входе ОУ, необходимо в цепь обратной связи включить элемент с ВАХ, аналогичной ВАХ датчика.
Лабораторная работа 15.
Тема: Исследование электрических цепей с одним реактивным элементом
Цель занятия: Исследование вольтамперных характеристик реактивных элементов электрической цепи, определение их параметров.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Последовательное соединение RC.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Включить источник и произвести измерения в соответствии с Т12. Выключить источник.
2.2. Опыт 2: Изменить значения параметров схемы (в соответствии с таблицей) и повторить результаты измерений. Занести полученные данные в таблицу.
Провести расчет следующих величин
J= (U/Z); Xc = (1/wC); Z= ; cosj =
Полученные данные занести в таблицу
По опытнымданным убедиться, что U =
ТАБЛИЦА 12
О П Ы Т | Измеренные величины | Расчетные величины | ||||||||
С3 мКф | r кОм | U В | I мА | Uа В | Uс В | Xс | Z кОм | I мА | Cosj | |
r =0, С3 | ||||||||||
r = R14, С3 |
Содержание отчета
Контрольные вопросы:
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Последовательное соединение RL.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Установить значение индуктивности Lмакс включить источник и произвести измерение в соответствии с таблицей 13. Выключить источник.
2.2. Опыт 2: Провести опыт, руководствуясь пунктом 6.2.2.
2.3. Проследить за изменением величин при введении сердечника.
ТАБЛИЦА 13
О П Ы Т | Измеренные величины | Расчетные величины | |||||||||
U В | I мА | Ur В | UL В | rх кОм | L Гн | Xс кОм | R кОм | Z кОм | Cosj | I мА | |
r =0, L мах | |||||||||||
r = R14, L мах | |||||||||||
r = R14, L 1 |
Содержание отчета
Лабораторная работа 16.
Тема: Исследование последовательного колебательного контура.
Цель занятия: Исследование характеристик последовательного колебательного контура в электрической цепи, определение параметров.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Последовательное соединение LC.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Произвести опыт в соответствии с таблицей 14:
а) перемещая сердечник катушки, добиться резонанса напряжений по максимальному значению I (XL =XC),
б) уменьшая L, установите значение I в два раза меньше резонансного значения (XL < XC),
в) настроить цепь в резонанс и продолжая увеличивать L, добиться уменьшения тока по сравнению с резонансным в два раза (XL > XC).
ТАБЛИЦА 14
О П Ы Т | Измеренные величины | Расчетные величины | |||||||||||
U В | UК В | UС В | I мА | rК кОм | ZK кОм | XC кОм | XL кОм | L Гн | Z кОм | UAK В | UL В | Cosj | |
XL= XC | |||||||||||||
XL< XC | **** | **** | **** | ** | *** | **** | **** | ***** | |||||
XL> XC | **** | **** | **** | ** | *** | **** | **** | ***** |
**** -указанные ячейки не заполняются.
Содержание отчета
.
Лабораторная работа 17.
Тема Исследование параллельного колебательного контура
Цель занятия: Исследование характеристик параллельного колебательного контура в электрической цепи, определение параметров.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Параллельное соединение СL.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Произвести опыт в соответствии с таблицей 17
а) перемещая сердечник катушки, добиться резонанса токов по минимальному значению тока I1 (bL =bC),
б) выводя сердечник из катушки L1, добиться преобладания индуктивной проводимости (bL> bC), установка значения тока I1 в два раза больше резонансного значения,
в) настроить цепь в резонанс и, продолжая вводить сердечник (L1) в катушку добиться увеличения тока I1 по сравнению с резонансным в 2 раза. При этом (bL< b0).
ТАБЛИЦА 17
ОПЫТ | Измеренные величины | Расчетные величины | ||||||||
U В | I1 мА | I2 мА | I3 мА | ZК кОм | XL кОм | j K Град | Y2 См | Y3 См | Zобщ кОм | |
bL= bC | ||||||||||
bL> bC | ||||||||||
bL < bC |
Содержание отчета
Контрольные вопросы
Лабораторная работа 18.
Тема: Расчет частотных характеристик простейших электрических цепей
Цель занятия: Научится читать схемы и рассчитывать параметры и частотные характеристики простейших электрических цепей
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Явление, при котором индуктивное и емкостное сопротивление в RLC-цепи равны, называется резонансом.
Различают последовательный (для последовательной RLC-цепи) или резонанс напряжений и параллельный (для параллельной RLC-цепи) или резонанс токов. Последовательную RLC-цепь называют последовательным колебательным контуром, а параллельную – параллельным. Для обоих контуров резонанс наступает при равенстве индуктивного и емкостного сопротивлений, а резонансная частота определяется формулой Томпсона - =1/2π √ LC.
Задание на выполнение лабораторной работы
|
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " резонанс.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Приведенная схема представляет собой последовательную RLC-цепь, или последовательный колебательный контур. Провести моделирование схемы. Снять АЧХ и ФЧХ контура. Снять АЧХ контура, найти полосу пропускания, определить добротность. Определить резонансную частоту и сравнить ее с расчетным значением. Проанализировать влияние добротности контура на форму резонансной кривой.
1.3 Для дальнейших исследований резонансных цепей необходимо загрузить следующую схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " " резонанс_парал.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Представленная схема является параллельным колебательным контуром (параллельная RLC-цепь), где возникает резонанс токов. Наибольшее внимание резонансу этого типа уделяется в радиотехнике, где параллельный колебательный контур является основным элементом большинства частотно-избирательных устройств. Характеристики этого контура можно рассчитывать по формулам для последовательного контура. Однако есть некоторые особенности, которые присущи параллельному колебательному контуру.
Провести моделирование по схеме и исследовать выходные процессы в зависимости от параметров схемы. Рассчитать АЧХ и ФЧХ схемы и сравнить полученные результаты с данными моделирования. Сравнить расчетное значение резонансной частоты с модельной.
Выводы. По результатам работы студент должен понимать явление резонанса в электрических цепях переменного тока, знать условия его возникновения, уметь анализировать АЧХ и ФЧХ последовательного и параллельного колебательного контура, определять основные характеристики (резонансную частоту, добротность, полосу пропускания).
Лабораторная работа 19.
Тема: Расчет параметров и частотных характеристик колебательных контуров.
Цель занятия: Научится читать схемы и рассчитывать параметры и частотные характеристики колебательных контуров.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Явление, при котором индуктивное и емкостное сопротивление в RLC-цепи равны, называется резонансом.
Различают последовательный (для последовательной RLC-цепи) или резонанс напряжений и параллельный (для параллельной RLC-цепи) или резонанс токов. Последовательную RLC-цепь называют последовательным колебательным контуром, а параллельную – параллельным. Для обоих контуров резонанс наступает при равенстве индуктивного и емкостного сопротивлений, а резонансная частота определяется формулой Томпсона - =1/2π √ LC.
Задание на выполнение лабораторной работы
|
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " резонанс.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Приведенная схема представляет собой последовательную RLC-цепь, или последовательный колебательный контур. Провести моделирование схемы. Снять АЧХ и ФЧХ контура. Снять АЧХ контура, найти полосу пропускания, определить добротность. Определить резонансную частоту и сравнить ее с расчетным значением. Проанализировать влияние добротности контура на форму резонансной кривой.
1.3 Для дальнейших исследований резонансных цепей необходимо загрузить следующую схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " " резонанс_парал.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Представленная схема является параллельным колебательным контуром (параллельная RLC-цепь), где возникает резонанс токов. Наибольшее внимание резонансу этого типа уделяется в радиотехнике, где параллельный колебательный контур является основным элементом большинства частотно-избирательных устройств. Характеристики этого контура можно рассчитывать по формулам для последовательного контура. Однако есть некоторые особенности, которые присущи параллельному колебательному контуру.
Провести моделирование по схеме и исследовать выходные процессы в зависимости от параметров схемы. Рассчитать АЧХ и ФЧХ схемы и сравнить полученные результаты с данными моделирования. Сравнить расчетное значение резонансной частоты с модельной.
Выводы. По результатам работы студент должен понимать явление резонанса в электрических цепях переменного тока, знать условия его возникновения, уметь анализировать АЧХ и ФЧХ последовательного и параллельного колебательного контура, определять основные характеристики (резонансную частоту, добротность, полосу пропускания).
Лабораторная работа 20.
Тема: Исследование переходных процессов в RC цепях.
Цель занятия: Исследование переходных процессов в электрических цепях содержащих резистивные и емкостные элементы
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Параллельное соединение RC.ewb" и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Произвести опыт в соответствии с таблицей 15.
2.2. Опыт 2: Схему для проведения этого опыта необходимо собрать в соответствии с п.6242 или 6243.
ТАБЛИЦА 15
| Измеренные величины | Расчитанные величины | |||||||||
С мкФ | r кОм | U В | R1 мА | I2 мА | I3 мА | Xc кОм | B3 См | g3 См | y См | I1 мА | |
r =R43 | |||||||||||
r =R44 | |||||||||||
r =? |
Содержание отчета
Лабораторная работа 21.
Тема: Исследование переходных процессов в RL цепях.
Цель занятия: Исследование переходных процессов в электрических цепях содержащих резистивные и индуктивные элементы.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Параллельное соединение RL.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Произвести опыт в соответствии с таблицей 16.
2.2. Опыт 2: Проследить за изменением измеренных величин при введении сердечника L1.
ТАБЛИЦА 16
ОПЫТ | Измеренные величины | Расчетные величины | ||||||
U В | I1 мА | I2 мА | I3 мА | q2 См | B3 См | Y См | I1 мА | |
r =R13, L min | ||||||||
r =? , L min | ||||||||
r =R13, L увелич. | ***** | ***** | ***** | ****** |
**** - Отмеченные ячейки не заролняются.
Содержание отчета
Лабораторная работа 22.
Тема: Исследование переходных процессов в RLС цепях
Цель занятия: Исследование переходных процессов в электрических цепях содержащих резистивные, емкостные и индуктивные элементы
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы, необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
|
|
Приведенная схема представляет собой последовательное соединение RC (лаб. раб. №12). Провести моделирование схемы. Провести исследования, аналогичные исследованиям лаб. раб. №12, используя зависимости с осциллографа. Снять АЧХ и ФЧХ контура, проанализировать их, сравнить с теоретическими зависимостями.
|
Приведенная схема представляет собой последовательное соединение RL лаб. раб. №13. Провести моделирование схемы. Провести исследования, аналогичные исследованиям лаб. раб. №13, используя зависимости с осциллографа. Снять АЧХ и ФЧХ контура, проанализировать их, сравнить с теоретическими зависимостями.
1.4 Д ля дальнейших работы необходимо загрузить следующую схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " " Лаб14_1посл_соед L С " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Приведенная схема представляет собой последовательное соединение LС лаб. раб. №14. Провести моделирование схемы. Провести исследования, аналогичные исследованиям лаб. раб. №14, используя зависимости с осциллографа. Снять АЧХ и ФЧХ контура. Проанализировать сигналы с осциллографа, оценить фазовый сдвиг тока и напряжения, сравнить с теоретическими зависимостями.
Выводы. По результатам работы студент должен научиться проводить осциллографические исследования цепей переменного тока, уметь работать с измерителем АЧХ и ФЧХ, оценивать частотные характеристики.
Лабораторная работа 23.
Тема: Расчет нестационарных колебаний в простейших электрических цепях
Цель занятия: Научится читать схемы и рассчитывать нестационарные колебания в простейших электрических цепях.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1. Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Переходные процессы.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Включить источники ЭДС и одновременно наблюдать переходный процесс на осциллографе.
2.2. Опыт 2: Используя проведенные измерения определить напряжение на емкости для моментов времени, соответствующих t, 2t, 3t, 4t, 5t.
2.3. Переведя переключатель в режим " отключено" определить напряжение на емкости при разряде для t =t.
t =R*C
2.4. По значениям R3 и C1 вычислить постоянные времени t, 2t, 3t, 4t, 5t в секундах, значения занести в таблицу 11.
ТАБЛИЦА 11
Время в с | 0 | t | 2t | 3t | 4t | 5t |
0 | ||||||
Uз(t), В | ||||||
Iз(t), мА |
Содержание отчета
Контрольные вопросы:
Лабораторная работа 24.
Тема: Расчет основных параметров нелинейных элементов.
Цель занятия: Научится читать схемы и расчитывать основные параметры нелинейных элементов.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
П/п диод имеет один р-п переход и два вывода от р и п областей. Основные свойства п/п диода: малое сопротивление при подаче на р-п переход прямого напряжения и значительное сопротивление при подаче обратного напряжения, определяются видом ВАХ п/п диода.
ВАХ германиевых диодов заметно отличается от ВАХ кремниевых диодов, при этом прямая ветвь ВАХ германиевых диодов более близка к ВАХ идеального диода, чем кремниевых. С другой стороны обратная ветвь кремниевых диодов заметно ближе к ВАХ идеального диода, чем кремниевых.
Задание на выполнение лабораторной работы
|
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " вольт_амп_хар_диод0.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
По этой схеме может быть проведено исследование прямой ветви ВАХ диода. Она состоит из источника тока, амперметра, исследуемого диода и вольтметра..
Снять прямую ветвь ВАХ, результаты измерений занести в Табл.1
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Табл.1
Прямой ток I пр., мА | 0.1 | 0.2 | 0.5 | 1 | 2 | 3 | 5 | 7 | 9 | 10 |
Прямое напряжение Uпр., В |
Построить зависимость тока от напряжения по результатам измерений.
|
По этой схеме процесс исследования ВАХ может быть автоматизирован с помощью осциллографа в режиме развертки В/А и функционального генератора, с выхода которого подается линейное напряжение. Сравнить зависимость, полученную в п.1.2 с зависимостью на экране осциллографа (зависимость с экрана осциллографа может быть распечатана с помощью “Display Graphs”, находящегося в верхнем меню).
|
По этой схеме исследуется обратная ветвь ВАХ диода. Здесь вместо источника тока (п.1.2) используется источник напряжения с защитным резистором для ограничения тока через диод в случае пробоя.
Снять обратную ветвь ВАХ, результаты измерений занести в Табл.2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ
Табл.2
Обратное напряжение Uобр., В | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 8 | 10 | 15 | 20 | 30 |
Обратный ток I обр., мА |
Построить зависимость тока от напряжения по результатам измерений.
Выбирая различные модели диодов из предлагаемых в среде ELECTRONICS WORKBENCH, снять и построить ВАХ для германиевых и кремниевых диодов. Провести их сравнение между собой и с идеальным диодом.
Выводы
По результатам работы студент должен представлять работу п/п диода, понимать физическую сущность прямой и обратной ветви ВАХ, видеть отличие теоретической зависимости ВАХ от экспериментальной.
Лабораторная работа 25.
Тема: Исследование собственных параметров четырехполюсников
Цель занятия: Изучение работы четырехполюсников расчет входного и выходного сопротивления, основные харрактеристики.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Схема четырехполюсника.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Измерить I1к I2к U2к в режиме короткого замыкания.
2.2. Опыт 2: Измерить значение I1х I2х U2х в режиме холостого хода.
2.3. Измерить значения I1 I2 U2 при работе четырехполюсника на нагрузку.
Данные измерения занести в таблицу 10.
ТАБЛИЦА 10
U1к U1х | U1 | R | R1 | R2 | I1 | I1х | I1к | I2х | I2к | I2х | U2 | U2х | U2к | rвх |
В | кОм | кОм | кОм | мА | мА | мА | мА | мА | мА | В | В | В | кОм | |
Опыт | ||||||||||||||
Расчет | *** | *** | *** | *** | *** | 0 | *** | **** | **** | 0 |
*** - отмеченные ячейки таблицы не заполняются.
Содержание отчета
Лабораторная работа 26.
Тема: Исследование режимов работы трансформаторов
Цель занятия: Исследование режимов работы трансформаторов в электрических цепях переменного тока.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Электропитание устройств связи (УС) осуществляется от источников вторичного электропитания (ИВЭ), которые подключаются к источникам первичного электропитания, преобразуют их переменное или постоянное напряжение в ряд выходных напряжений различных номиналов как постоянного, так и переменного тока с характеристиками, обеспечивающими нормальную работу УС в заданных режимах.
Самый распространенный способ электропитания УС – от сети переменного тока - предполагает использование выпрямителей, сглаживающих фильтров и стабилизаторов напряжения или тока.
Выпрямительные устройства используются для преобразования переменного напряжения в постоянное. Они состоят из трансформатора, полупроводниковых диодов, осуществляющих выпрямление переменного напряжения, и сглаживающего фильтра, уменьшающего пульсацию выпрямленного напряжения. Выбор схемы выпрямителя зависит от требований, предъявляемых к выпрямительному устройству. К ним относятся: выпрямленное напряжение и мощность, частота пульсации, число диодов, обратное напряжение на диоде, коэффициент использования мощности трансформатора, напряжение вторичной обмотки.
В данной работе рассматривается один из узлов выпрямительного устройства – воздушный трансформатор.
Задание на выполнение лабораторной работы
|
|
Представленная схема является схемой воздушного трансформатора с активной нагрузкой. Следует отметить, что модель трансформатора в программе EWB не во всех случаях применима из-за необходимости заземления обмоток, что существенно снижает возможности ее использования.
Параметры трансформатора задаются в диалоговом окне установки параметров. К этим параметрам относятся – коэффициент трансформации n, индуктивность рассеивания Le, индуктивность первичной обмотки Lm, сопротивления первичной Rp и вторичной Rs обмоток.
Провести схемотехническое моделирование схемы.
- для частоты входного сигнала 10кГц определить зависимость коэффициента трансформации от индуктивности рассеивания Le, индуктивности первичной обмотки Lm, активных сопротивлений первичной Rp и вторичной Rs обмоток
- для частоты входного сигнала 10мГц определить зависимость коэффициента трансформации от индуктивности рассеивания Le, индуктивности первичной обмотки Lm, активных сопротивлений первичной Rp и вторичной Rs обмоток
- для частоты входного сигнала 50мГц определить зависимость коэффициента трансформации от индуктивности рассеивания Le, индуктивности первичной обмотки Lm, активных сопротивлений первичной Rp и вторичной Rs обмоток
- провести аналогичные исследования при емкостной нагрузке, заменив резистор конденсатором 10нФ
- провести сравнительный анализ результатов моделирования с теоретическими положениями
Результаты моделирования и сравнительного анализа записать в файл.
Для более углубленного исследования модели воздушного трансформатора целесообразно изучить функционирование дополнительной схемы.
1.3 Для этого необходимо загрузить другую схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " трансфор1.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
|
Представленная схема аналогична предыдущей модели за исключением источника входного напряжения, в качестве которого выбран функциональный генератор.
Провести схемотехническое моделирование схемы:
- провести моделирование данной схемы по всем пунктам предыдущей схемы, задав на функциональном генераторе синусоидальный сигнал (сравнить результаты моделирования с соответствующими результатами предыдущей схемы)
- провести моделирование данной схемы по всем пунктам предыдущей схемы, задав на функциональном генераторе пилообразный входной сигнал
- провести моделирование данной схемы по всем пунктам предыдущей схемы, задав на функциональном генераторе ступенчатый входной сигнал
- сравнить значения зависимостей коэффициента трансформации для входного сигнала различной формы (синусоидального, треугольного, прямоугольного)
- провести моделирование данной схемы, задав на функциональном генераторе входной сигнал различной формы (синусоидального, треугольного, прямоугольного) и фиксированной частоты, дополнительно задав постоянную составляющую;
- провести исследование амплитудного спектра выходного сигнала для входного сигнала различной формы с помощью команды Fourier меню Analysis,
- провести сравнительный анализ результатов моделирования
Результаты моделирования и сравнительного анализа записать в файл.
Выводы. В результате выполнения работы студент на практике ознакомится с функционированием воздушного трансформатора, поймет процессы, происходящие в данной модели трансформатора при различных входных воздействиях, сможет оценивать коэффициент трансформации в зависимости от параметров самого трансформатора и параметров нагрузки, научится подбирать собственные параметры трансформатора для различных условий применения.
Лабораторная работа 27.
Тема: Расчет параметров четырехполюсников
Цель занятия: Научится читать схемы и расчитывать основные параметры четырехполюсников.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Схема четырехполюсника.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Опыт 1: Измерить I1к I2к U2к в режиме короткого замыкания.
2.2. Опыт 2: Измерить значение I1х I2х U2х в режиме холостого хода.
2.3. Измерить значения I1 I2 U2 при работе четырехполюсника на нагрузку.
Данные измерения занести в таблицу 10.
ТАБЛИЦА 10
U1к U1х | U1 | R | R1 | R2 | I1 | I1х | I1к | I2х | I2к | I2х | U2 | U2х | U2к | rвх |
В | кОм | кОм | кОм | мА | мА | мА | мА | мА | мА | В | В | В | кОм | |
Опыт | ||||||||||||||
Расчет | *** | *** | *** | *** | *** | 0 | *** | **** | **** | 0 |
*** - отмеченные ячейки таблицы не заполняются.
Содержание отчета
Лабораторная работа 28.
Тема: Исследование фильтров нижних частот
Цель занятия: Исследование фильтров нижних частот в электрических цепях переменного тока. Расчет параметров
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
1. Для исследований предлагается схема фильтра нижних частот, представленная на рис. 1 (зарисовать).
Рис. 1. Схема фильтра нижних частот
2. Для исследуемого фильтра нижних частот определены следующие параметры сопротивление нагрузки R n = 100× N О hm, f ср = 100× N Hz, где N – номер в классном журнале (полученные результаты записать).
3. Произвести расчет значений индуктивности , и емкости – элементов фильтра нижних частот (полученные результаты записать)
, .
4. Открыть файл LabRab _ SE _7. ewb со схемой для исследования (рис. 2). Это схема позволяет осуществить компьютерное моделирование функционирования фильтра нижних частот (рис. 1).
Рис. 2. Схема исследования фильтра нижних частот |
5. Установить на схеме рис. 2. для элементов , , и значения согласно п. 2 и 3. На генераторе значение амплитуды ( Voltage ) равное 1 V, значение частоты ( Frequency ) равное f ср × N Hz.
6. Исследовать амплитудно-частотную (АЧХ) и фазово-частотную характеристики (ФЧХ) фильтра нижних частот.
Для этого воспользоваться меню Analysis \ AC Frequency. В диалоговой панели AC Frequency Analysis установить параметры в соответствии с (рис. 3).
Рис. 3. Окно выбора параметров для AC Frequency Analysis |
Нажать и получить АЧХ и ФЧХ фильтра нижних частот. Полученные графики характеристик зарисовать. Сделать вывод – соответствует ли f ср на графиках значению п. 2.
7. Исследовать сигналы на входе и выходе фильтра нижних частот.
Открыть осциллограф нажать и , полученные осциллограммы сигналов и на входе и выходе фильтра нижних частот соответственно, зарисовать.
8. Подготовить отчет для представления преподавателю.
Отчет по лабораторному занятию представляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
1. Название работы.
2. Цель работы, рисунки.
3. Расчеты и результаты моделирования (графики).
4. Выводы.
5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Дать определение фильтров низкой частоты.
2. От чего зависит f ср
Лабораторная работа 29.
Тема: Исследование фильтров верхних частот
Цель занятия: Исследование фильтров верхних частот в электрических цепях переменного тока. Расчет параметров
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
1. Для исследований предлагается схема фильтра верхних частот, представленная на рис. 1 (зарисовать).
Рис. 1. Схема фильтра нижних частот
2. Коэффициент передачи в комплексной форме может быть записан в виде
3. находим выражения для АЧХ, ФЧХ и частоты
; ;
4. Открыть файл LabRab _ SE _7. ewb со схемой для исследования (рис. 2). Это схема позволяет осуществить компьютерное моделирование функционирования фильтра (рис. 1).
Рис. 2. Схема исследования фильтра нижних частот |
5. Установить на схеме рис. 2. для элементов , , и значения согласно п. 2 и 3. На генераторе значение амплитуды ( Voltage ) равное 1 V, значение частоты ( Frequency ) равное f ср × N Hz.
6. Исследовать амплитудно-частотную (АЧХ) и фазово-частотную характеристики (ФЧХ) фильтра нижних частот.
Для этого воспользоваться меню Analysis \ AC Frequency. В диалоговой панели AC Frequency Analysis установить параметры в соответствии с (рис. 3).
Рис. 3. Окно выбора параметров для AC Frequency Analysis |
Нажать и получить АЧХ и ФЧХ фильтра нижних частот. Полученные графики характеристик зарисовать. Сделать вывод – соответствует ли f ср на графиках значению п. 2.
7. Исследовать сигналы на входе и выходе фильтра нижних частот.
Открыть осциллограф нажать и , полученные осциллограммы сигналов и на входе и выходе фильтра нижних частот соответственно, зарисовать.
8. Подготовить отчет для представления преподавателю.
Отчет по лабораторному занятию представляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
6. Название работы.
7. Цель работы, рисунки.
8. Расчеты и результаты моделирования (графики).
9. Выводы.
10. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Дать определение фильтров низкой и высокой частоты.
2. От чего зависит f ср
3. Как влияет на параметры фильтров сопротивление нагрузки .
Лабораторная работа 30.
Тема: Исследование полосовых фильтров
Цель занятия: Исследование полосовых фильтров в электрических цепях переменного тока. Расчет параметров
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
1. Для исследований Т-образного полосового фильтра, предлагается схема, представленная на рис. 1 (зарисовать).
Рис. 1. Схема Т-образного полосового фильтра |
4. Открыть файл LabRab _ SE _8_1. ewb со схемой для исследования (рис. 2). Схема позволяет осуществить компьютерное моделирование функционирования Т-образного полосового фильтра (рис. 1).
Рис. 2. Схема исследования Т-образного полосового фильтра |
2. Для исследуемого фильтра (рис. 2) определены следующие параметры: С1 = 2× N μ F, С2 = N μ F, L 1= N /2 mH, L 2= N mH; на генераторе Function Generator значения амплитуды ( Voltage ) – 1 V, частоты ( Frequency ) – 1000 Hz, где N – номер в классном журнале (полученные результаты записать).
3. Зарисовать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) Т-образного полосового фильтра с использованием Bode Plotter. По уровню определить полосу пропускания фильтра.
4. Для исследований П-образного полосового фильтра, предлагается схема, представленная на рис. 3 (зарисовать).
Рис. 3. Схема П-образного полосового фильтра |
5. Открыть файл LabRab _ SE _8_2. ewb со схемой для исследования (рис. 4). Схема позволяет осуществить компьютерное моделирование функционирования П-образного полосового фильтра (рис. 3).
Рис. 4. Схема исследования П-образного полосового фильтра |
6. Для исследуемого фильтра (рис. 4) определены следующие параметры: С1 = N μ F, С2 = N /2 μ F, L 1= N mH, L =2× N mH; на генераторе Function Generator значения амплитуды ( Voltage ) – 1 V, частоты ( Frequency ) – 1000 Hz, где N – номер в классном журнале (полученные результаты записать).
7. Зарисовать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) П-образного полосового фильтра с использованием Bode Plotter. По уровню определить полосу пропускания фильтра.
8. Подготовить отчет для представления преподавателю.
Отчет по лабораторному занятию представляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
11. Название работы.
12. Цель работы, рисунки.
13. Результаты моделирования (графики).
14. Выводы.
15. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Дать определение фильтров низкой и высокой частоты.
2. От чего зависит f ср1 и f ср2?
3. Как влияет на параметры фильтров сопротивление нагрузки ?
Лабораторная работа 31.
Тема: Исследование режекторных фильтров
Цель занятия: Исследование режекторных фильтров в электрических цепях переменного тока. Расчет параметров
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
1. Для исследований Т-образного режекторного фильтра, предлагается схема, представленная на рис. 5 (зарисовать).
Рис. 5. Схема исследования Т-образного режекторного фильтра |
2. Открыть файл LabRab _ SE _8_3. ewb со схемой для исследования (рис. 6). Схема позволяет осуществить компьютерное моделирование функционирования Т-образного режекторного фильтра (рис. 5).
Рис. 6. Схема исследования Т-образного режекторного фильтра |
3. Для исследуемого фильтра (рис. 6) определены следующие параметры: С1 =2 × N μ F, С2 = N μ F, L 1= N /2 mH, L = N mH; на генераторе Function Generator значения амплитуды ( Voltage ) – 1 V, частоты ( Frequency ) – 1000 Hz, где N – номер в классном журнале (полученные результаты записать).
4. Зарисовать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) Т-образного режекторного фильтра с использованием Bode Plotter. По уровню определить полосу пропускания фильтра.
5. Для исследований П-образного режекторного фильтра, предлагается схема, представленная на рис. 7 (зарисовать).
Рис. 7. Схема исследования П-образного режекторного фильтра |
6. Открыть файл LabRab _ SE _8_4. ewb со схемой для исследования (рис. 8). Схема позволяет осуществить компьютерное моделирование функционирования П-образного режекторного полосового фильтра (рис. 7).
Рис. 8. Схема исследования П-образного режекторного фильтра |
7. Для исследуемого фильтра (рис. 8) определены следующие параметры: С1 = N μ F, С2 = N /2 μ F, L 1= N mH, L =2× N mH; на генераторе Function Generator значения амплитуды ( Voltage ) – 1 V, частоты ( Frequency ) – 1000 Hz, где N – номер в классном журнале (полученные результаты записать).
8. Зарисовать амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) П-образного режекторного фильтра с использованием Bode Plotter. По уровню определить полосу пропускания фильтра.
9. Подготовить отчет для представления преподавателю.
Отчет по лабораторному занятию представляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
1. Название работы.
2. Цель работы, рисунки.
3. Результаты моделирования (графики).
4. Выводы.
5. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Дать определение фильтров низкой и высокой частоты.
2. От чего зависит f ср1 и f ср2?
3. Как влияет на параметры фильтров сопротивление нагрузки ?
Лабораторная работа 32.
Тема: Исследование самовозбуждения в электрических цепях.
Цель занятия: Исследование самовозбуждения в электрических цепях в электрических цепях переменного тока.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
1. Для исследований предлагается схема в программе EWB 5.1 на рис. 1 (зарисовать)
Рис. 1. Схема усилительного каскада с общим эмиттером |
Определение параметров усилительного каскада в состоянии покоя
2. Открыть файл LabRab _ SE _11_1. ewb со схемой для исследования (рис. 2). Схема позволяет определить и проанализировать параметры усилительного каскада с общим эмиттером в состоянии покоя.
Рис. 2. Схема исследования усилительного каскада в состоянии покоя |
3. Для исследований определены исходные данные (записать).
4. Изменяя величину источника напряжения E0, измерить постоянные составляющие напряжений и токов по приборам. Результаты записать в таблицу 1.
Таблица 1
E0, B | Эксперимент | 2, 5 В | 5 В | 7, 5 В | 10 В |
UБ(0), В | |||||
UК(0), В | |||||
IБ(0), мА | |||||
IК(0), мА | |||||
Расчет | |||||
5. Рассчитать значения сопротивлений
сравнить с данными и в схеме. Сделать вывод.
6. Рассчитать статический коэффициент передачи тока базы
. |
Данные расчетов п. 5 и 6 занести в таблицу 1.
Определение параметров усилительного каскада при воздействии
входного сигнала (режим усиления)
Рис. 3. Схема исследования усилительного каскада в режиме усиления |
7. Открыть файл LabRab _ SE _11_2. ewb со схемой для исследования (рис. 3). Схема позволяет определить параметры усилительного каскада при воздействии входного сигнала в режиме усиления. Все показания заносятся в таблицу 2.
E0, B | 2, 5 В | 5 В | 7, 5 В | 10 В | 10 В R n=10 кОм |
Ui m показания генератора | |||||
Um | |||||
Um n | |||||
Im | |||||
Im n | |||||
Ik m | |||||
KI | |||||
h21Э | |||||
Rвх, кОм | |||||
KU |
8. Основные расчетные соотношения:
, сопротивление источника | |
сравнить с показаниями приборов в схеме.
9. Зарисовать осциллограммы для U i m и всех на одном графике.
10. Построить графики зависимостей (по четырем точкам для значений IК(0) из таблицы 1) b и h21Э = f(Iк(0)).
11. Построить графики зависимостей (по четырем точкам для значений IК(0) из таблицы 1) Rвх = f(Iк(0)), KU = f(Iк(0)), KI = f(Iк(0)).
12. Исследовать влияние нагрузки (резистора R n) на параметры усилительного каскада. Для этого повторить измерения и расчеты для R n=10 кОм. Сделать вывод.
13. Подготовить отчет для представления преподавателю.
Отчет по лабораторному занятию представляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
6. Название работы.
7. Цель работы, рисунки.
8. Результаты исследований (графики, расчеты).
9. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Что такое усилитель?
2. Классификация усилителей.
3. Характеристики и параметры усилителей.
4. Классы усиления усилителей.
5. Основные схемы включения биполярных транзистор.
Лабораторная работа 33.
Тема: Исследование автогенератора гармонических колебаний
Цель занятия: Исследование автогенератора гармонических колебаний в электрических цепях переменного тока.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание 1. Исследование автотрансформаторной схемы автогенератора
1. Для исследований автогенератора по автотрансформаторной схеме предлагается схема в программе EWB 5.1 на рис. 1 (зарисовать)
Рис. 1. Схема для исследования автогенератора по автотрансформаторной схеме |
2. Открыть файл LabRab _ SE _16-1. ewb со схемой для исследования (рис. 1).
3. Для исследований в схеме установить , где N определяется номером в журнале (записать), остальные данные не изменять.
4. Открыть осциллограф нажать (подождать около 10 с) и нажать , зарисовать осциллограмму сигналов . Определить по осциллограмме T и частоту колебаний автогенератора по выражению .
5. Используя меню Analysis \ Fourier (Рис. 2), получить спектр исследуемого сигнала автогенератора (для схемы рис. 1).
В диалоговой панели установки параметров Фурье-анализа установить исследуемый узел Output node – 5. Частоту основной гармоники ( Fundamental frequency ) равной 10 Гц. Число исследуемых гармоник 600, линейный ( Linear ) масштаб по вертикальной оси (область Result, поле Vertical scale ).
Рис. 2. Окно выбора параметров для Фурье-анализа сигнала |
6. Нажать (подождать около 15 с) зарисовать амплитудный спектр исследуемого сигнала. На графике определить f а g (это значение частоты с максимальной амплитудой).
7. Произвести расчет f а g резонансной частоты (результаты записать) , где , . Полученный результат сравнить с п. 4 и 6. Сделать выводы.
Задание 2. Исследование трехточечной схемы LС-автогенератора с емкостной связью
1. Для исследований трехточечной схемы LС-автогенератора с емкостной связью предлагается схема в программе EWB 5.1 на рис. 3 (зарисовать).
2. Открыть файл LabRab _ SE _16-2. ewb со схемой для исследования (рис. 1).
3. Для исследований в схеме установить , где N определяется номером в журнале (записать), остальные данные не изменять.
4. Открыть осциллограф нажать и , зарисовать осциллограмму сигналов . Определить по осциллограмме T и частоту колебаний автогенератора по выражению .
Рис. 3. Схема для исследования трехточечной схемы |
5. Используя меню Analysis \ Fourier (Рис. 4), получить спектр исследуемого сигнала автогенератора (для схемы рис. 3).
В диалоговой панели установки параметров Фурье-анализа установить исследуемый узел Output node – 9. Частоту основной гармоники ( Fundamental frequency ) равной 10 Гц. Число исследуемых гармоник 600, линейный ( Linear ) масштаб по вертикальной оси (область Result, поле Vertical scale ).
Рис. 4. Окно выбора параметров для Фурье-анализа |
6. Зарисовать амплитудный спектр исследуемого сигнала. На графике определить f а g (это значение частоты с максимальной амплитудой).
7. Произвести расчет f а g резонансной частоты (результаты записать) , где . Полученный результат сравнить с п. 4 и п.6. Сделать выводы.
Задание 3. Подготовить отчет для представления преподавателю.
Отчет по лабораторному занятию представляется на проверку преподавателю в письменном виде. Отчет должен содержать:
10. Название работы.
11. Цель работы, рисунки.
12. Результаты исследований (графики, соответствующие построения на них).
13. Подготовить ответы на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы:
1. Что такое автогенератор?
2. Назвать фазовое и амплитудное условия самовозбуждения
Лабораторная работа 1.
Тема: Исследование линейной электрической цепи
Цель занятия: Анализ вольтамперных характеристик резистивных элементов электрической цепи, определение их параметров.
Продолжительность занятия – 2 часа.
Задание:
Задание на выполнение лабораторной работы
1.1 Приступая к выполнению данной лабораторной работы необходимо запустить программу ELECTRONICS WORKBENCH. После запуска она будет выглядеть следующим образом
1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " Согласное включение.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:
1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.
Порядок выполнения работы
2.1. Используя универсальный вольтметр программной оболочки необходимо измерить напряжение на Е1; Е2; RН ток.
2.2. Затем необходимо загрузить вторую схему исследования с именем файла " Встречное включение.ewb "
2.3. В открывшейся схеме также необходимо измерить напряжение на Е1, Е2 и RН ток.
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-19; Просмотров: 707; Нарушение авторского права страницы