Лабораторная работа № 21 Тема: Моделирование источника постоянного напряжения и тока в качестве изменяемой переменной

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 49 из 83Следующая ⇒

Часть 2

Отметим, что для линейной схемы не требуется предварительная линеаризация схемы в окрестности рабочей точки по постоянному току для последующего вычисления малосигнальных усилительных параметров в частотной области. Для нелинейной же схемы (содержащей нелинейные модели активных полупроводниковых приборов: диодов,

транзисторов, магнитных сердечников) перед началом собственно частотного

малосигнального анализа проводится расчет схемы по постоянному току (в отсутствии входного сигнала). В окрестности найденного режима схема линеаризуется путем линеаризации отдельных нелинейных моделей. Это можно делать, если возмущающее воздействие мало по сравнению с параметрами точки покоя схемы, что, собственно, и имеет место при проведении малосигнального частотного анализа. Линеаризация в окрестности точки покоя производится сразу после запуска этого вида анализа и анализ в частотной области производится не для исходной схемы с нелинейными моделями, а для линейной (нелинейные модели компонентов преобразованы в линейные для малого возмущения в окрестности точки покоя).

В Multisim входит множество средств анализа данных эмуляции, от простых до самых сложных, в том числе и вложенных. Чтобы начать анализ, выберите пункт меню Эмуляция/Анализ (Simulate/Analyses) и выберите нужную функцию. Кроме встроенных функций анализа, есть возможность определить свою функцию с помощью команд SPICE.

При подготовке к анализу, настройте его параметры, например, диапазон частот для анализатора переменного тока (AC analysis). Также здесь необходимо выбрать выходные каналы (traces). Чтобы не запутаться при просмотре результатов, имена каналов лучше делать осмысленными. Результаты отображаются на графиках Multisim Grapher и сохраняются для последующей обработки Postprocessor. Некоторые результаты сохраняются в контрольной записи (audit trail), которую тоже можно просмотреть.

Рисунок 1 – Диалоговые окна АС – анализа

Плоттер Боде производит график частотную характеристику схемы и более всего полезен для анализа схем фильтров. Плоттер используется для построения амплитудно- и фазочастотных характеристик. Когда плоттер подключается к схеме, выполняется спектральный анализ.

Рисунок 2

Величина или фаза (Magnitude или Phase)

Magnitude измеряет отношение величины (усиления напряжения в децибелах) между двумя узлами, V+ и V-. Фаза измеряет сдвиг фаз (в градусах) между двумя узлами. Обе кривые в зависимости от частоты (в Гц).

► Если V+ и V- единственные точки в схеме:

1. Подключите положительный вывод IN и положительный вывод OUT к соединителям V+ и V-

2. Подключите отрицательные выводы IN и OUT к земле.

► Если V+ (или V-) это значение величины или фазы через компонент, подключите оба вывода IN (или оба вывода OUT) с любой стороны компонента.

Установки вертикальной и горизонтальной осей

Порядок проведения работы

Часть 1

Моделирование усилительного каскада на биполярном транзисторе. Построение графика зависимости выходного и входного напряжений от времени. Проведение Transient - анализ.

1) Собрать исследуемую схему в среде Multisim (рисунок 5)

Рисунок 5 – Схема исследования

Двойное нажатие левой кнопкой мыши на элемент позволяет изменить его параметры, для удобства при работе можно изменять цвет проводов (выделяем провод правой кнопкой мыши и в появившемся контекстном меню выбираем Change Color).

2) Запустить режим моделирования, осциллограф автоматически строит графики зависимости входного и выходного напряжений от времени (для того, чтобы их посмотреть, достаточно нажать левой кнопкой мыши на осциллографе). В активном окне Oscilloscope-XSC1 можно увеличивать и уменьшать масштаб, сдвигать графики по осям ординат и абсцисс, с помощью курсора смотреть параметры в каждой точке графика (здесь - значение напряжения), с помощью кнопки Save можно сохранить данные осциллографа в виде таблицы в текстовом файле.

Рисунок 6 – Осциллограммы напряжения

3) Построить аналогичные графики с помощью Transient Analysis. С помощью кнопки плоттера отображение курсоров и данных можно посмотреть значение напряжений в любой точке. При анализе графики для удобства отображаются разными цветами.

Рисунок 7

В окне Transient Analysis на вкладке Output выбираем необходимые для анализа величины, а на вкладке Analysis Parameters можно установить начальное и конечное время анализа (такие же действия производятся в любом виде анализа).

4) Выполнить Transient Analysis и снять осциллограммы напряжений с помощью осциллографа схем, приведенных на рисунке 7.

Рисунок 7 – Схемы исследования

Часть 2

Выполнить моделирование заданной схемы в частотной области. Построить АЧХ и ФЧХ двумя способами

1 Открыть файл Bandpass из библиотеки примеров моделирования и папки АС Analysis (рисунок 4) C:\Users\Public\Documents\National Instruments\Circuit Design Suite 12.0\samples

Рисунок 4

2 Запустить схему фильтра (рисунок 5)

Рисунок 5

3 Провести АС – анализ (рисунок 6)

Рисунок 6

4 Подключить Боде – плоттер и снять АЧХ и ФЧХ.

Содержание отчета

1. В отчете указать тему, цель работы
2. Схемы исследований
3. Результаты напряжений
4. Осциллограммы напряжений
5. АЧХ и ФЧХ заданного устройства
6. Записать выводы по проделанной работе

Контрольные вопросы

1 Как изменить размеры осциллографа?

2 Как нанести сетку на экран осциллографа?

3 Как развернуть экран осциллографа на весь экран дисплея?

4 Как восстановить прежнее изображение?

5 Как рассмотреть более подробно часть экрана Transient Analysis?

6 Как изменить время моделирования (симуляции), т. е. время, в течение которого производится моделирование процессов?

7 Как изменить шаг моделирования (модельного времени)?

8 Как запустить моделирование?

9 Понятие технологии виртуальных приборов.

10 Состав и назначение виртуальных измерительных приборов аппаратно-программных комплексов NI Multisim.

11 Назначение органов управления лицевой панели виртуальных приборов.

12 Порядок сборки и подключения виртуальных приборов к схеме.

13 Понятия амплитудной и частотных характеристик усилительного каскада, а также порядок их снятия.

14 Порядок проведения АС-анализа

Цель работы:изучить возможности САПР путем анализа цепей постоянного тока, осуществить моделирование источников постоянного тока и напряжения в качестве изменяемой переменной

Оборудование рабочего места:ПК, ПО

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры