Порядок выполнения работы. Тема: Исследование линейной электрической цепи

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; R_Нток.

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 R_Н 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)Р_н= U_н*I

7)Р₀= U₀*I 8) h =

ТАБЛИЦА 1

ОПЫТНЫЕ ДАННЫЕ

РАСЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ

Соединение Источников

E1 В

U1 В

E2 В

U2 В

U_Н В

I_Н мА

r_н кОм

r₀₁ Ом

U₀₁ В

U₀₂ В

I₀₁ Ом

I₀₂ Ом

I мА

U_н Вт

P₁ В

P₂ Вт

P₀₁ Вт

P₀₂ Вт

P_н Вт

Согласное включение

Встречное включение

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Расчетные формулы, расчет встречного и согласного включения источников ЭДС.
Краткие выводы по работе.

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, I₃и напряжений, результаты опыта записать в таблицу 3.

ТАБЛИЦА 3

ОПЫТЫ	Измеренные Величины
ОПЫТЫ	U В	r₀ Ом	R1 кОм	R4 кОм	R7 кОм	I₁ мА	I₂ мА	I₃ мА	U₁ В	U_АБ В
1			1	1	1
2			1	2	1
3			0, 51	2	1
	Расчетные величины

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Расчет по схеме.
Краткие выводы по работе.

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:

1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.

Порядок выполнения работы

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

ОПЫТЫ	Измеренные Величины
ОПЫТЫ	U В	r₀ Ом	R1 кОм	R4 кОм	R7 кОм	I₁ мА	I₂ мА	I₃ мА	U₁ В	U_АБ В
1			1	1	1
2			1	2	1
3			0, 51	2	1
	Расчетные величины

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Расчет по схеме.
Краткие выводы по работе.

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

ОПЫТЫ

ВЕЛИЧИНЫ

E1 В

E2 В

r₀₁ Ом

r₀₂ Ом

R₁ кОм

R₂ кОм

R₃ кОм

I₁ мА

I₂ мА

I₃ мА

U₁ В

U_A В

U_Б В

Из опыта

Из расчета

*****

****

**** - указанные ячейки не заполняются.

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Расчет по схеме.
Краткие выводы по работе.

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

1.3. 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

ОПЫТЫ

ВЕЛИЧИНЫ

E1 В E2 В r₀₁ Ом r₀₂ Ом R₁ кОм R₂ кОм R₃ кОм I₁ мА I₂ мА I₃ мА U₁ В U_A В U_Б В Из опыта Из расчета ** ***** **** **** **** **** ****

**** - указанные ячейки не заполняются.

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Расчет по схеме.
Краткие выводы по работе.

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

1.2. 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 Е₂и измерить частичные токи I₂₁ I₂₂ I₂₃.

2.3. Опыт 3: Исключить источник Е₁и 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

Наименование и цель работы.
Схемы исследования, частичные схемы с указанием направления тока. Таблица.
Расчетные формулы, расчет всех токов.
Краткие выводы по работе.

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

Провести моделирование разветвлённой электрической цепи, рис. 2-1.

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

1.2. 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 U_ххподключив 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 r_ни измерить ток нагрузки I_н. Результаты измерений занести в таблицу 6.

ТАБЛИЦА 7

Исходные величины

Результаты опыта

Расчет по опытнвм данным

Расчет по исходным данным

E1 В E2 В r₁ кОм r₂ кОм r₃ кОм r_н кОм U₀ В I_к.з. мА I_н мА r_экв кОм I_н мА E_экв В r_экв кОм I_н мА

Расчетные формулы

Е_экв= ; r_экв = r_в+ ; r_экв = ; I_н=

Примечание: Внутренним сопротивлением источника r₀₁пренебрегаем.

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Расчетные формулы, расчет.
Краткие выводы по эксперименту.

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

1.2. 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 U_н.мах.

2.5. Опыт 5: Создать условия для получения U_н.мин.

Объяснить влияние обрыва элементов на U_н.

ТАБЛИЦА 8

№	Наименование элементов	U В	U₁ В	U₈ В	U₃ В	U₄ В	U₅ В	U₆ В	U_н В	Изменение U_н 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	r₂или r₅ или оба закорочены

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Письменное объяснение по всем опытам изменения U_н, при изменении поперечных и продольных элементов.

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

1.2. 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); X_c = (1/wC); Z= ; cosj =

Полученные данные занести в таблицу

По опытнымданным убедиться, что U =

ТАБЛИЦА 12

О П Ы Т	Измеренные величины						Расчетные величины
О П Ы Т	С3 мКф	r кОм	U В	I мА	U_а В	U_с В	X_с	Z кОм	I мА	Cosj
r =0, С3
r = R14, С3

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица с данными измерений и расчетов указанных величин.
Векторные диаграммы.

Контрольные вопросы:

Как измениться угол сдвига фаз при уменьшении емкости конденсатора С?

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

1.2. 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 L_макс 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
О П Ы Т	U В	I мА	U_r В	U_L В	r_х кОм	L Гн	X_с кОм	R кОм	Z кОм	Cosj	I мА
r =0, L _мах
r = R14, L _мах
r = R14, L ₁

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схему исследования таблицу.
Расчетные формулы, расчет величин по опыту 3.1-3.2.
Объяснить результат по опыту.

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:

1.1 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 " 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

1.3. 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.

Провести расчет следующих величин

J= (U/Z); X_c = (1/wC); Z= ; cosj =

Полученные данные занести в таблицу

По опытнымданным убедиться, что U =

ТАБЛИЦА 12

О П Ы Т	Измеренные величины						Расчетные величины
О П Ы Т	С3 мКф	r кОм	U В	I мА	U_а В	U_с В	X_с	Z кОм	I мА	Cosj
r =0, С3
r = R14, С3

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица с данными измерений и расчетов указанных величин.
Векторные диаграммы.

Контрольные вопросы:

Как измениться угол сдвига фаз при уменьшении емкости конденсатора С?

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

2.2. 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
О П Ы Т	U В	I мА	U_r В	U_L В	r_х кОм	L Гн	X_с кОм	R кОм	Z кОм	Cosj	I мА
r =0, L _мах
r = R14, L _мах
r = R14, L ₁

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схему исследования таблицу.
Расчетные формулы, расчет величин по опыту 3.1-3.2.
Объяснить результат по опыту.

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

1.2. 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 (X_L=X_C),

б) уменьшая L, установите значение I в два раза меньше резонансного значения (X_L< X_C),

в) настроить цепь в резонанс и продолжая увеличивать L, добиться уменьшения тока по сравнению с резонансным в два раза (X_L> X_C).

ТАБЛИЦА 14

О П Ы Т

Измеренные величины

Расчетные величины

U В

U_К В

U_С В

I мА

r_К кОм

Z_K кОм

X_C кОм

X_L кОм

L Гн

Z кОм

U_AK В

U_L В

Cosj

X_L= X_C

X_L< X_C

****

***

****

*****

X_L> X_C

****

***

****

*****

**** -указанные ячейки не заполняются.

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схему исследования, таблицу.
Расчетные формулы, расчет величин по опыту 1.
Векторная диаграмма для всех трех опытов.
Во сколько раз U_c и U_L больше при резонансе.
Чему равна активная мощность при резонансе.

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

1.2. 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 (b_L =bC),
б) выводя сердечник из катушки L1, добиться преобладания индуктивной проводимости (b_L> b_C), 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 (b_L< b₀).

ТАБЛИЦА 17

ОПЫТ	Измеренные величины				Расчетные величины
ОПЫТ	U В	I₁ мА	I₂ мА	I₃ мА	Z_К кОм	X_L кОм	j _K Град	Y₂ См	Y₃ См	Z_общ кОм
b_L= b_C
b_L> b_C
b_L < b_C

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схему исследования, таблицу.
Расчетные формулы, расчет величин для опыта 1.
Векторные диаграммы для трех опытов.

Контрольные вопросы

Почему при резонансе токов I₁ –min?
Почему ток I₂ не изменяется?
Сравнить общее сопротивление контура при резонансе напряжений и резонансе токов.

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.

Задание на выполнение лабораторной работы

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

1.2. 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

ОПЫТ	Измеренные величины						Расчитанные величины
ОПЫТ	С мкФ	r кОм	U В	R₁ мА	I₂ мА	I₃ мА	X_c кОм	B₃ См	g₃ См	y См	I₁ мА
r =R43
r =R44
r =?

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схему исследования, таблицу.
Расчетные формулы, расчет величин по опыту 1.
Векторная диаграммы ( в масштабе).
Выводы по результатам измерений.
а) Как и почему изменяются I₁ I₂ I₃ при увеличении r в 2 раза.
б) Объясните результаты опыта 3.
в) Объясните, почему во всех трех опытах ток I₂ один и тот же.

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

1.2. 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
ОПЫТ	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

Наименование и цель работы.
Схему исследования, таблицу.
Расчетные формулы, расчет величин по опыту 3. 1 и 3.2.
Векторная диаграммы для опытов 1 и 2 ( в масштабе).
Объясните результаты опыта 2 и 3.

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

1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки

открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " лаб12_1_посл_соед RC.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:

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.

1.3 Для дальнейших исследований необходимо загрузить следующую схему. При нажатии кнопки

открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " " Лаб13_1_посл_соед RL.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:

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

1.2. 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
Время в с	0
U_з(t), В
I_з(t), мА

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица с данными измерений и расчетов, графики.

Контрольные вопросы:

Как изменяться кривые заряда при:
а) увеличении емкости С1 в два раза?
б)увеличении сопротивления R3 в два раза?

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.

1.3 Далее загрузить схему исследования, находящуюся в файле" вольт_амп_хар_диод1.ewb " . Появится схема, имеющая следующий вид:

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).

1.4. Загрузить схему исследования, находящуюся в файле" вольт_амп_хар_диод2.ewb " . Появится схема, имеющая следующий вид:

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

1.2. 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 I_1к I_2к U_2кв режиме короткого замыкания.

2.2. Опыт 2: Измерить значение I_1х I_2х U_2хв режиме холостого хода.

2.3. Измерить значения I₁ I₂ U₂при работе четырехполюсника на нагрузку.

Данные измерения занести в таблицу 10.

ТАБЛИЦА 10

U_1к U_1х

U₁

R₁

R₂

I₁

I_1х

I_1к

I_2х

I_2к

I_2х

U₂

U_2х

U_2к

r_вх

кОм

мА

кОм

Опыт

Расчет

***

****

*** - отмеченные ячейки таблицы не заполняются.

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Краткие выводы. Проверка уравнений четырехполюсника.

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

1.2. Для работы необходимо загрузить схему исследования. При нажатии кнопки

открывается окно, в котором курсором необходимо пометить файл " трансфор.ewb " и нажать кнопку " Открыть ". Появится схема, имеющая следующий вид:

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

1.3. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу.

Порядок выполнения работы

2.1. Опыт 1: Измерить I_1к I_2к U_2кв режиме короткого замыкания.

2.2. Опыт 2: Измерить значение I_1х I_2х U_2хв режиме холостого хода.

2.3. Измерить значения I₁ I₂ U₂при работе четырехполюсника на нагрузку.

Данные измерения занести в таблицу 10.

ТАБЛИЦА 10

U_1к U_1х

U₁

R₁

R₂

I₁

I_1х

I_1к

I_2х

I_2к

I_2х

U₂

U_2х

U_2к

r_вх

кОм

мА

кОм

Опыт

Расчет

***

****

*** - отмеченные ячейки таблицы не заполняются.

Содержание отчета

Наименование и цель работы.
Схемы исследования. Таблица.
Краткие выводы. Проверка уравнений четырехполюсника.

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

6. Исследовать амплитудно-частотную (АЧХ) и фазово-частотную характеристики (ФЧХ) фильтра нижних частот.

Рис. 3. Окно выбора параметров для AC Frequency Analysis

7. Исследовать сигналы на входе и выходе фильтра нижних частот.

8. Подготовить отчет для представления преподавателю.

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.

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.

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
U_Б(0), В
U_К(0), В
I_Б(0), мА
I_К(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
U_i _m показания генератора
U_m
U_m _n
I_m
I_m _n
I_k _m
K_I
h_21Э
R_вх, кОм
K_U

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 I_К(0) из таблицы 1) b и h_21Э = f(I_к(0)).

11. Построить графики зависимостей (по четырем точкам для значений I_К(0) из таблицы 1) R_вх= f(I_к(0)), K_U= f(I_к(0)), K_I = f(I_к(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.

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).

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 LС-автогенератора с емкостной связью

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.

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

Продолжительность занятия – 2 часа.

Задание:

Задание на выполнение лабораторной работы

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; R_Нток.

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 R_Н ток.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒