|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Общие сведения о системе МС8 ⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7
Методические указания
Редактор И.Л. Кескевич Выпускающий редактор И.П. Брованова Компьютерная верстка Л.А. Веселовская ___________________________________________________________________________________ Подписано в печать 25.08.2009. Формат 60 × 84 1/16. Бумага офсетная. Тираж 100 экз. Уч.-изд. л. 3, 02. Печ. л. 3, 25. Изд. № 132. Заказ № Цена договорная ___________________________________________________________________________________ Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ИУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ Работа в среде МС8 Общие сведения о системе МС8 Программная система MICRO-CAP VIII (MC8) обладает большими возможностями, широко применяется профессионалами и рекомендована для изучения студентами. Данный практикум предусматривает изучение только основных возможностей аналогового схемотехнического проектирования. Более подробные сведения можно получить в книге В.Д. Разевига «Система схемотехнического моделирования MICRO-CAP VII», Москва, 2007 г. МС8 обладает следующими основными возможностями. 1. Графический ввод схем. 2. Наличие в библиотеках практически исчерпывающего набора моделей компонентов и возможность пополнения библиотек. 3. Анализ аналоговых, аналого-цифровых и цифровых схем в основных режимах. 4. Получение результатов анализа в виде графиков и таблиц на экране. 5. Распечатка анализируемых схем, графиков и таблиц. Подготовительные операции После вызова МС8 на экран выводится окно редактора схем. В верхней части рабочего окна редактора расположено основное меню редактора – меню команд. С наиболее важными командами этого меню вы познакомитесь в процессе выполнения лабораторных работ. Под основным меню находится панель инструментов, состоящая из двух строк. В этих строках расположены квадратные кнопки с различными изображениями (пиктограммами). Часть кнопок типичны для всех программ, работающих под Windows. Дополнительно к ним рекомендуется ознакомиться с кнопками для нумерации узлов схемы Редактирование введенной схемы Для редактирования атрибутов надо щелкнуть по кнопке МС8 позволяет редактировать схемы с применением общих для приложений Windows приемов: 1) буксировка компонентов схемы; 2) выделение фрагмента схемы; 3) перемещение выделенного фрагмента схемы; 4) уничтожение выделенного фрагмента схемы; 5) запись (копировать) в буфер обмена Windows и извлечение (вставить) из буфера. Задание В системе схемотехнического проектирования MICRO-CAP8 (MC8) ознакомится с процедурой ввода графического изображения основных компонентов аналоговых электронных схем, с присвоением им определенных параметров (атрибутов) и с созданием чертежей принципиальных схем. Набор компонентов, подлежащих вводу, для каждого варианта приведён в табл. 1.1, а их атрибуты – в табл. 1.2. Принципиальные схемы пассивного фильтра и усилительного каскада, чертежи которых вам надо создать в среде МС8, показаны на рис. 1.1 и 1.2, а номиналы их элементов сведены в табл. 1.3 и 1.4. Варианты заданий ЧАСТЬ 1. ПОИСК И ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ КОМПОНЕНТОВ Принятые сокращения
Атрибуты компонентов
* импульс прямоугольной формы, период Т = 5tи
* импульс прямоугольной формы, период Т = 5tи ЧАСТЬ 3. СОЗДАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ СХЕМ
Рис. 1.1. Схемы пассивных фильтров
Номиналы элементов пассивных фильтров, изображенных на рис. 1.1
Рис. 1.2. Схема резисторного каскада
Номиналы элементов схемы, изображенной на рис. 1.2
Номиналы элементов схемы, изображенной на рис. 1.2
Порядок выполнения работы 1. Войдите в среду МС8 и получите на экране окно редактора схем со строками главного меню и инструментов. 2. Введите окно Новый (команда Файл/Новый ) и установите режим Схема. 3. Выведите на экран в окне схем изображение тех компонент, которые указаны в Вашем варианте (табл. 1.1).
4. Сохраните выведенные изображения как файл COMP.CIR 5. Установите атрибуты всех компонентов, сохраненных в файле COMP.CIR согласно табл. 1.2а или 1.2б. 6. Сохраните полученный файл под именем ATTRIB.CIR. 7. Создайте чертеж схемы пассивного фильтра, приведенного на рис. 1.1, в таком виде, чтобы его можно было анализировать в частотной области (режим АС). Для этого к его входу должен быть подключен генератор синусоидального сигнала (модель 1MHZ). Номиналы элементов взять из табл. 1.3.
8. Сохраните введенную схему как файл FILTR.CIR. 9. Создайте чертеж резисторного каскада на биполярном транзисторе, схема которого приведена на рис.1.2. Номиналы элементов и тип усилительного элемента взять из табл. 1.4а или 1.4б. 10. Сохраните созданный чертеж в файле с именем CASCAD.CIR. Форма отчетности Лабораторная работа должна содержать: · титульный лист; · задание; · распечатку выведенных на экран схемных обозначений и атрибутов тех компонентов, которые оговорены в вашем задании; · распечатки чертежей созданных схем; На титульном листе указываются данные студента (фамилия, имя, отчество), номер группы, номер варианта название дисциплины. Образец оформления титульного листа приведён на рис. 1.3. Отчет по лабораторной работе оформляется на компьютере в текстовом процессоре Word. Шрифт – Times New Roman, размер шрифта – 14 пунктов, междустрочный интервал – полуторный. Абзацы выравниваются по ширине. «Красная строка» – 1, 25 см. Размер полей: нижнее – 2 см, верхнее – 2 см, левое – 2 см, правое – 1 см. Страницы в документе должны быть пронумерованы. 1.6. Контрольные вопросы 1. Для чего предназначена система МС8? 2. Каковы основные возможности системы МС8? 3. Как открыть новый файл, загрузить старый? 4. Как сохранить файл? Как присвоить ему новое имя? 5. Какие способы ввода схемных компонентов вам известны? Покажите, как это делается на практике. 6. Как присвоить конкретные значения параметрам (атрибутам) компонентов? 7. Какие основные группы компонентов представлены в библиотеках? Чего, на ваш взгляд, не хватает? 8. Как изменить (отредактировать) схему и атрибуты отдельных компонентов? 9. Как объединить отдельные схемы или их фрагменты в новую общую схему? Как вывести на экран и исключить номера узлов, позиционные обозначения и имена компонентов, сопроводительные тексты. 10. В чем, на Ваш взгляд, достоинства и недостатки МС8 применительно к операциям по вводу анализируемых схем?
Рис. 1.3. Образец титульного листа
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ Методические указания Команды Запуск – начало моделирования. Расчет режима и вывод результатов. Добавить – добавление еще одной строки спецификации вывода результатов после строки, отмеченной курсором. В этой строке устанавливаются способ отображения результатов и аналитические выражения для построения графиков. Удалить – удаление строки спецификации вывода результатов, отмеченной курсором. Больше – открытие дополнительного окна для ввода текста большого размера при расположении курсора в одной из граф, содержащих выражения, например X Expression. Stepping – открытие диалогового окна задания вариации параметров. Позволяет задать диапазон и шаг изменения параметра одного из компонентов схемы. Например, в нашем случае это изменение тока базы (рис. 2.3), что позволяет получить семейство выходных статических характеристик транзистора. Свойства – открытие дополнительного окна для оформления графика (толщина, цвет, характер линии и т.д. ) Параметры моделирования: Можно менять параметры двух источников постоянного тока или напряжения. Записи для второго источника могут отсутствовать. Имя – имя источника постоянного тока или напряжения. В нашем случае это источник коллекторного напряжения VС. Диапазон – пределы изменения варьируемого источника тока или напряжения в формате: Конечное_значение[, Начальное_значение[, Максимальный_шаг]]. Количество точек – количество точек рассчитываемых зависимостей, которые выводятся в табличной форме. Температура – диапазон изменения температуры в формате Максимум[, Минимум[, Шаг]]. Температура указывается в градусах Цельсия. При моделировании учитывается зависимость параметров элементов от температуры. Макс. приращение, % – максимально допустимое приращение графика первой функции на интервале шага первого источника. Влияет на шаг, с которым рассчитываются зависимости. Порядок выполнения работы Исследуйте усилительный каскад из лабораторной работы № 1 (рис. 1.2) в статическом режиме, а именно: 1) определите потенциалы всех узлов и токи, протекающие через элементы схемы; 2) проверьте правильность законов Кирхгофа для всех узлов и замкнутых контуров схемы; 3) рассчитайте мощность, потребляемую от источника питания. 4) определите резистор, на котором рассеивается наибольшая мощность, и привести ее значение; 5) определите координаты рабочей точки (точки покоя) транзистора: IК, UКЭ, IБ, UБЭ; 6) постройте семейство выходных и входных статических характеристик транзистора; 7) на семействе выходных статических характеристик постройте нагрузочные прямые по постоянному и переменному току; 8) оформите полученные характеристики так, как это показано на рис. 2.8 и 2.9. Форма отчетности Лабораторная работа должна содержать: · титульный лист; · задание; · результаты по всем пунктам задания; Требования к оформлению и защите лабораторных работ по данной дисциплине приведены в лабораторной работе № 1. 2.4. Контрольные вопросы 1. Что такое статический режим работы схемы? 2. Для чего нужен анализ схем в статическом режиме? 3. Какими уравнениями описывается поведение схемы в режиме DС? Какие методы решения таких уравнений вы знаете? 4. Какие характеристики схемы могут быть получены в режиме DC? 5. Возможен ли DC анализ для нелинейных схем? 6. Как следует подготовить схему для анализа в режиме DC? 7. Как учитываются свойства емкостей и индуктивностей схемы при DC анализе? 8. Для чего используется режим Probe? 9. Как выделить фрагмент графика для рассмотрения в увеличенном масштабе? 10. Каков смысл опции Stepping? Для чего его можно использовать?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 АНАЛИЗ ЧАСТОТНЫХ И ПЕРЕХОДНЫХ Задание Исследовать частотно-избирательный фильтр (см. рис. 1.1) и усилительный каскад (см. рис. 1.2) в частотной и временной областях, т. е. в установившемся и переходном режимах, а именно: 1) рассчитать ФЧХ и нормированную АЧХ для пассивного фильтра (см. рис. 1.1) в диапазоне частот, рекомендуемом в табл. 3.1; 2) для фильтра верхних или нижних частот определить частоту среза, для полосового или заграждающего фильтра найти соответственно полосу пропускания или полосу задержания на уровне –3 дБ и центральную частоту; 3) рассчитать АЧХ и ФЧХ усилительного каскада; 4) определить коэффициент усиления каскада, соответствующий плоской части АЧХ (К0); 5) рассчитать нормированную АЧХ (К(f)/K0); 6) определить частоты среза в области нижних и верхних частот; 7) изменить номиналы элементов схемы таким образом, чтобы частота среза в области нижних частот уменьшилась примерно в два раза, а в области верхних частот во столько же раз возросла; 8) изучить реакцию каскада на прямоугольный импульс различной длительности при работе каскада в линейном режиме; 9) определить время установления и спад плоской вершины импульса; 10) изменить параметры схемы так, чтобы время установления уменьшилось в 1, 5 раза, а спад (при той же длительности импульса) на 10 %. Порядок выполнения работы 1. Откройте файл FILTR.CIR, созданный в лабораторной работе № 1. 2. В меню Анализ установите режим Частотные характеристики. 3. В открывшемся окне (рис. 3.5) в строке Диапазон частот установите рекомендуемый для вашего фильтра диапазон частот (табл. 3.1) в формате: Максимальная частота [, Минимальная частота].
Рис. 3.5. Вид окна установки параметров при его первом вызове 4. Таблица в нижней части окна заполняется автоматически: в поле X Expression для обоих графиков устанавливается частота F; в поле
5. Если номер выходного узла отличается от 1, то необходимо в поле Y Expression сделать соответствующую замену. Таблица 3.1 Область малых времен Область малых времен связана с поведением схемы в области верхних частот (3.1). Анализ частотных свойств исследуемого каскада позволил получить значение верхней частоты среза, равное 3, 3 МГц.
Значит, длительность входных импульсов должна быть больше 0, 106 мкс, чтобы за время действия импульса напряжение на выходе успело нарасти до установившегося значения. Возьмем длительность импульса 0, 5 мкс, период следования 1 мкс. Установим в строке Диапазон времени 0, 5 мкс и в окне X Range максимальное значение также 0, 5 мкс. Получим временные диаграммы (рис. 3.9), по которым достаточно точно можно определить время установления.
Рис. 3.9. Временные диаграммы входного и выходного напряжения каскада при оценке переходных искажений в области малых времен
Область больших времен Область больших времен связана с поведение схемы в области нижних частот (3.1). Нижняя частота среза исследуемого каскада равна 200 Гц. Зададимся величиной спада 20 %. Тогда из (3.1) получим
Рис. 3.10. Временные диаграммы входного и выходного напряжения каскада при оценке переходных искажений в области больших времён Возьмем длительность импульса 200 мкс, период – 1 мс. Установим в строке Диапазон времени 400 мкс и в окне X Range максимальное значение также 400 мкс. Получим временные диаграммы (рис 3.10), по которым достаточно точно можно определить спад плоской вершины импульса Δ. Форма отчетности Лабораторная работа должна содержать: · титульный лист; · задание; · распечатки чертежей исследуемых схем; · распечатки полученных в результате анализа графических зависимостей с комментариями (объяснениями); · результаты определения всех параметров, требуемых в задании (частот среза, полосы пропускания, времени установления и т. д.); Требования к оформлению и защите лабораторных работ по данной дисциплине приведены в лабораторной работе № 1. 3.6. Контрольные вопросы 1. Что такое переходной процесс в электрической схеме? 2. Какое воздействие на схему может привести к возникновению переходного процесса? 3. Какими уравнениями можно описать поведение схемы в режиме AC? 4. Зачем необходимо изучение переходного процесса? 5. Какие характеристики могут быть получены в режиме AC? 6. Охарактеризуйте смысл применения опции Stepping и режима температурной зависимости. 7. В чем смысл применения опции Probe? В чем ее ограниченность? 8. Как ввести информацию о температурной зависимости компонентов?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 Пояснения к работе Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2017-03-11; Просмотров: 581; Нарушение авторского права страницы
© Hовосибиpский государственный 
, для текстовых надписей на схемах 
, для подписей компонентов схемы 
. Основное поле экрана предназначено для создания на нем графического изображения схемы с сопутствующими надписями и изображениями. Для набора схемы необходимо на панели инструментов подключить клавишу 
.
. Рядом с курсором появляется буква I. Курсором необходимо щелкнуть по редактируемому компоненту. В результате открывается диалоговое окно атрибутов, содержимое которого поддается редактированию.
Таблица 1.1
Обозначение в табл. 1.1
Обозначение в окне схем
вход
Атрибуты компонентов
Обозначение
в табл. 1.1
Обозначение
в окне схем
2, 5 мА
Обозначение
в табл. 1.1
Обозначение
в окне схем
