Аппаратное и программное обеспечение

4.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).

4.2 Графический манипулятор мышь.

4.3 Программа Electronics Workbench 5.0.

Порядок выполнения работы

5.1 Проверка подготовки учащихся к лабораторной работе по вопросам самопроверки.

5.2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.

5.3 Запустить программу Electronics Workbench 5.0.

5.4 Собрать схему проведения исследований (рисунок 6.1). Для этого из библиотек программы достать необходимые элементы: элементы переносятся из каталога на рабочее поле движением мыши при нажатой левой кнопке, после чего кнопка отпускается. После того, как все необходимые элементы будут вызваны из библиотек, производится соединение их выводов проводниками.

Для соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия – подтверждение правильности соединения. Аналогично включить остальные элементы схемы.

5.4.1 Установить значения R1 = R2 = R3 = 1 кОм, R4 = 30 Ом. Чтобы установить значение элемента, надо два раза щелкнуть левой клавишей манипулятора мышь на изображение элемента и поменять его значение в раскрывшемся окне, с помощью манипулятора мышь. Нажать «OK», окно закроется, значение элемента изменится.

5.4.2 Для каждого ключа (S1, S2, S3) задать свою клавишу, которой он переключается. Для этого два раза щелкнуть на изображение переключателя и в появившемся окне поменять имя клавиши (Key).

5.4.3 Установить параметры генераторов гармонических колебаний. Для этого два раза щелкнуть на изображение источника и в раскрывшемся окне установить значения: напряжения (Voltage), частоты (Frequency), начальной фазы (Phase) синусоидального напряжения изменяя эти параметры в соответствующих окошках. Установить размах напряжения (Voltage) равным 120 В, фазу (Phase) равную нулю, частоту (Frequency):

– для Е₁ равную f₁ (значение частоты f₁ равно номеру записи учащегося в учебном журнале (в кГц));

– для Е₂ частота рассчитывается по формуле: f₂ = 2f₁ ;

– для Е₃ частота рассчитывается по формуле: f₃ = 3f₁.

5.4.4 Для сравнения опорного сигнала с исследуемым сигналом данной гармоники надо соединить выход генератора со вторым каналом осциллографа. Эту линию соединения (на рисунке 6.1 – линия (1) ) выделить другим цветом, для этого два раза щелкнуть левой клавишей манипулятора мышь на линию и в раскрывшемся окне выбрать другой цвет. Нажать «OK», окно закроется, цвет линии поменяется.

В данной схеме используются:

G – генератор сигнала – (генерирует сигналы различной частоты и длительности синусоидальной, треугольной и прямоугольной форм);

Осц. – осциллограф – для наблюдения формы сигналов на входе и выходе;

Е₁, Е₂, Е₃– генераторы гармонических колебаний частот f₁, f₂ = 2f₁, f₃ = 3f₁ соответственно.

Для исследования формы отдельных гармонических колебаний, сигнал снимается с соответствующих выходов при разомкнутых ключах S1, S2, S3.

S1, S2, S3 – переключатели, управляемые нажатием назначенной клавиши клавиатуры (по умолчанию клавиша Space – пробел). При сложении напряжений различных сигналов, результирующий сигнал снимается с выхода сумматора (собран на операционном усилителе – ОУ) при замыкании ключей S1, S2, S3 соответственно.

Рисунок 6.1 – Умножитель частоты и сумматор

5.5 Щелкнуть два раза на изображение генератора. Установить режим генерации синусоидальных импульсов, нажав на соответствующее изображение в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.

5.5.1 Установить частоту (frequency) равной частоте f₁ (см. п. 5.4.3), амплитуду (amplitude) 120 В, длительность импульса (duty cycle) 50% от периода, постоянную составляющую (offset) сигнала на выходе генератора равной нулю, изменяя эти данные в окошках напротив параметров в раскрывшемся окне лицевой панели генератора.

5.5.2 Щелкнуть два раза на изображение осциллографа.

5.5.3 Включить режим анализа схемы, щелкнув манипулятором мышь на изображение выключателя , расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

5.5.4 Щелкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временные диаграммы входного и выходного сигналов на расширенном экране.

5.5.5 Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм, или отключить формирование сигналов, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение выключателя в правом верхнем углу панели инструментов.

5.5.6 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем «Время на деление» (Time base) – время, соответствующее наблюдению двух или трех периодов колебания.

5.5.7 Установить переключателем «Вольт на деление» (V/div) удобный для наблюдения масштаб по оси амплитуд. Убедиться (сравнить), что на выходе сигнал первой гармоники той же частоты, что и опорный, который для сравнения подается с генератора на второй канал осциллографа. Зарисовать полученные изображения в одних осях координат, разместив осциллограммы одна под одной.

5.5.8 Подключить первый канал осциллографа к выходу генератора второй гармоники. Для этого щелкнуть манипулятором мышь на изображение линии, которая соединяет осциллограф и выход генератора первой гармоники, и удалить ее. Соединить первый канал осциллографа с выходом генератора второй гармоники аналогично п. 5.4. Включить режим анализа схемы. Убедиться, что частота генератора второй гармоники f₂ = 2f₁. Зарисовать полученную осциллограмму в отчет.

5.5.9 Аналогично п. 5.4.3 изменить значение амплитуды и фазы сигнала второй гармоники. Зарисовать осциллограммы в отчет.

5.5.10 Повторить пп. 5.5.8–5.5.9 для генератора третьей гармоники. Для этого подключить первый канал осциллографа к выходу генератора третьей гармоники.

5.6 Произвести сложение сигналов различных гармоник:

5.6.1 Сложить сигналы с частотами f₁ и 2f₁, т.е. первой и второй гармоники.

Для этого первый канал осциллографа подключить к выходу сумматора: на рисунке 6.1 – узел 2. Переключателями S1 и S2 включить генераторы первой и второй гармоник, переключателем S3 отключить генератор третьей гармоники. Включить режим анализа схемы. Зарисовать полученную осциллограмму в отчет.

5.6.2 Изменяя амплитуду сигнала второй гармоники, аналогично п. 5.4.3 исследовать форму суммарного сигнала. Зарисовать одну из полученных осциллограмм в отчет.

5.6.3 Для зарисованного в п. 5.6.2 сигнала изменить фазу второй гармоники. Исследовать изменение формы сигнала. Одну из осциллограмм зарисовать в отчет.

5.7 Повторить пп. 5.6.1–5.6.3 для сложения поочередно следующих гармоник:

1) первой и третьей;

2) второй и третьей;

3) первой, второй и третьей.

В результате исследований зарисовать в одной системе координат полученные негармонические сигналы.

5.8 Показать результаты выполнения работы преподавателю.

5.9 Выключить оборудование.

5.10 Составить отчет по работе.

Содержание отчета

6.1 Наименование и цель работы.

6.2 Решение задач по п. 2.4 – 2.5.

6.3 Схема исследований (рисунок 6.1).

6.4 Временные диаграммы сигналов и их спектры (по заданию преподавателя).

6.5 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).

6.6 Выводы по работе.

7 Контрольные вопросы

7.1 Как влияет амплитуда и фаза отдельных гармоник на форму несинусоидального сигнала?

7.2 Запишите формулу резонансной частоты третьей гармоники.

7.3 Токи каких частот хорошо пропускает катушка индуктивности? Конденсатор?

7.4 Какой спектр имеет периодический сигнал? Непериодический сигнал?

7.5 Как зависит ширина спектра от крутизны сигнала?

Содержание зачета

Учащийся должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, анализировать результаты измерений.

Литература

9.1 Добротворский, И. Н. Теория электрических цепей / И. Н. Добротворский. – M.: Радио и связь, 1989. – С. 292 – 312, 319 – 321.

9.2 Агасьян, М. В. Электротехника и электрические измерения / М. В. Агасьян, Е. А. Орлов. – М.: Радио и связь, 1983. – С. 218 – 230.

9.3 Карлащук, В. И. Электронная лаборатория на IBM PC / В. И. Карлащук. – М.: Солон-Р, 1999. – С. 23 – 39.

Лабораторная работа №7

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒