Моделирование функциональных схем icon

Моделирование функциональных схем



НазваниеМоделирование функциональных схем
Дата конвертации02.07.2012
Размер87.94 Kb.
ТипЛабораторная работа
1. /Lab1/Лабораторная работа 1.doc
2. /Lab2/Лабораторная работа 2.doc
3. /Lab3/Лабораторная работа 3.doc
4. /Lab4/Лабораторная работа 4.doc
5. /Lab5/Лабораторная работа 5.doc
6. /Lab6/Лабораторная работа 6.doc
7. /Lab7/Лабораторная работа 7.doc
Знакомство с программой моделирования электронных устройств Workbench 0
Полигармонические сигналы
Спектральный анализ сигналов, используемых в информационно-измерительной технике
Моделирование амплитудно-модулированных сигналов
Моделирование функциональных схем
Моделирование функциональных схем
Преобразование сигналов

Лабораторная работа №5

Моделирование функциональных схем

1. Цель и задачи работы


  1. Изучить методы создания линейных измерительных преобразователей.

  2. Получить практические навыки реализации масштабных преобразователей.



2. Теоретическая часть


Масштабным линейным преобразованием называют операцию соз­дания выходного сигнала, информативный параметр которого пропор­ционален однородному информативному параметру входного сигнала. Причем Кмп (коэффициент масштабного преобразования) может быть и больше и меньше 1.

Величинами, наиболее удобными для масштабного линейного преоб­разования, являются электрическое напряжение и ток, частота, давле­ние газа, механическая сила, механический момент, число оборотов, перемещение и др.

Величиной, наиболее удобной для создания многоканальных и ре­гулируемых масштабных преобразователей, является постоянное электрическое напряжение, поэтому и большинство аналоговых вычис­лительных устройств основано на операциях с ним. Ниже приведены основные типы масштабных преобразователей.


  1. Резистивный делитель постоянного напряжения



K=R2/(R1+R2) при Ri=0 и Rн



  1. Емкостный делитель переменного напряжения

gif" name="graphics2" hspace=12 width=206 height=137 border=0>


K=C1/(C1+C2) при Ri=0 и Rн



  1. Индуктивный делитель переменного напряжения




K=w2/(w1+w2) при Cн=0



  1. Измерительный трансформатор переменного напряжения





K=w2/w1 при Rн



  1. Измерительный усилитель напряжения





K= Uвых/Ex = (R1+R2) / R1 при Ку ® Ґ



  1. Резистивный делитель постоянного тока




K= I2 / I1 = R2 / (R1 + R2 + Rн)



  1. Емкостный делитель переменного тока




K= I2 / I1 = j(1/wC2)/[ j(1/wC1) + j(1/wC2) + Rн]



  1. Измерительный трансформатор переменного тока




K= I2 / I1 = w1/w2 при Rн=0



  1. Измерительный усилитель тока





K= I2 / I1 = (R1+R2) / R2 при Ку ® Ґ



  1. Делитель частоты импульсов




K= f2 / f1 =1/Kд


11. Умножитель частоты импульсов


K= f2 / f1 = Kд


Для масштабного преобразования постоянного электрического напряжения наиболее широкое распространение получили резистивные делители и операционные усилители. Погрешность наиболее точных отечественных резистивных делителей, выполненных на основе печат­ного манганина, снижена до 10-6 Коэффициент преобразования мас­штабных преобразователей на резисторах находится в диапазоне от 1 до 0, а у усилителей в интегральном исполнении достигает 106.

Для масштабного преобразования переменного электрического нап­ряжения применяются резистивные и индуктивные делители, делители на конденсаторах. Наиболее широкополосными по частоте являются делители на конденсаторах, а наиболее точными и наименее подвержен­ными внешним воздействиям—индуктивные делители, так как их коэффициент преобразования Кмп определяется только отношением чис­ла витков и погрешность их снижена до 10-7. Индуктивные делители весьма удобны также для управления автоматическими ключами путем переключения числа витков.

Переменное электрическое напряжение преобразуется масштабно с помощью измерительных трансформаторов напряжения, коэффициент преобразования которых равен отношению числа витков. Погрешность таких трансформаторов снижена до 0,1 %. Измерительные, трансфор­маторы напряжения работают в режиме, близком к режиму холостого хода. и широко применяются при измерении больших по значению напряжений.

Переменный электрический ток с наиболее высокой точностью масштабно преобразуется с помощью трансформаторов тока, коэффи­циент преобразования которых также равен отношению числа витков. Погрешность таких трансформаторов может быть снижена до 10-4. Измерительные трансформаторы тока незаменимы при измерении боль­ших переменных токов от десятков ампер и выше. Измерительные транс­форматоры тока работают в режиме, близком к короткому замыканию вторичной обмотки. Применяя измерительные трансформаторы тока не­обходимо помнить, что при размыкании их вторичной обмотки на ней возникает напряжение свыше 1000 В, опасное для жизни.

Деление частоты электрических колебаний или умножение периода повторения импульсов с очень высокой точностью выполняется дели­телями частоты в виде делителей импульсов или пересчетных устройств. Коэффициент деления делителей частоты изменяется дискретно:

f2 = Kf1 , К = 1 \ Кд

Умножение частоты или деление периодов повторения импульсов с высокой точностью может производиться с помощью умножителей частоты по замкнутой схеме с делителями частоты в обратной. Коэффициент умножения частоты равен

К = f2 \ f1 = Кд

3. Практическая часть


В процессе лабораторной работы мы исследуем следующие масштабные преобразователи:

  • резистивный делитель постоянного тока;

  • емкостный делитель переменного тока;

  • усилитель напряжения.

  1. Резистивный делитель.

Для исследования резистивного делителя с помощью программы Workbench 5.0 нарисуйте электрическую схему изображенную на рис.1




Рис. 1


Для исследования работы резистивного делителя проделаем следующие процедуры:

построим график зависимости выходного напряжения делителя от сопротивления источника Ri;

построим график зависимости выходного напряжения делителя от сопротивления нагрузки Rн;

построим график зависимости выходного напряжения делителя от сопротивления R1 и R2.

Для исследования зависимости выходного напряжения от сопротивления источника напряжения воспользуемся моделированием с вариацией параметров1.

Выбираем пункт меню Analysis / Parameter Sweep. Появляется диалоговое окно моделирования с изменением параметров. В полях указать следующие значения:

Component

Ri

Parameter

Resistance

Start Value

1

End Value

10000

Sweep Type

Linear

Increment Size

100

Output node

Точка измерения выходного напряжения

В поле Sweep for: указать DC Operation point.

После заполнения полей нажать кнопку Simulate. В результате моделирования получим зависимость выходного напряжения делителя от сопротивления источника сигнала. Зарисуйте полученный график. Определите, при каком сопротивлении источника сигнала выходное напряжение отличеется от идеального на 1%.

Аналогичным образом проведите анализ:

  • выходного напряжения от сопротивления нагрузки Rн со следующими параметрами моделирования

Component

RL

Parameter

Resistance

Start Value

0.0001

End Value

0.01

Sweep Type

Linear

Increment Size

0.0001

Определите, при каком сопротивлении нагрузки выходное напряжение отличеется от идеального на 1%.

  • выходного напряжения от сопротивлениq R1 и R2 со следующими параметрами моделирования

Component

R1 (R2)

Parameter

Resistance

Start Value

0. 1

End Value

10

Sweep Type

Linear

Increment Size

0.1

Зарисуйте полученные графики.


  1. Емкостный делитель.

Нарисуйте электрическую схему изображенную на рис.2



Рис.2

Запустите схему на моделирование. Изменяя значение емкости C1 в диаппазоне 1-10 uF c шагом 1 постройте график зависимости выходного напряжения делителя от емкости C1.

Для изменения значение емкости конденсаторов необходимо дважды щелкнуть на нужном элементе. Появится окно редактирования свойств, в котором необходимо указать требуемые значения емкости. Выходное напряжение контролировать с помощью вольтметра.

Задайте значение емкости C1 равной 1 uF и изменяя емкость C2 в диаппазоне 1-10 uF c шагом 1 постройте график зависимости выходного напряжения делителя от емкости C2.

  1. Усилиьель напряжения

Для моделирования работы усилителя напряжения нарисуйте схему, изображенную на рисунке 3.




Рис. 3
Исследуйте зависимость выходного напряжения от сопротивлений R1 и R2 используя моделирование с вариацией параметров.

Component

R1 (R2)

Parameter

Resistance

Start Value

0. 1

End Value

10

Sweep Type

Linear

Increment Size

0.1

Зарисуйте получившиеся зависимости.


Требования к отчету


Отчет по лабораторной работе должен содержать:

  1. Титульный лист

  2. Цель и задачи работы

  3. Краткие теоретические сведения (ответы на контрольный вопросы)

  4. Результаты лабораторной работы (графики, таблицы, значения параметров измеренных в процессе работы)

  5. Необходимые расчеты (если они оговариваются в практической части лабораторной работы)

  6. Выводы.



Контрольные вопросы к работе


  1. Для чего используются масштабные преобразователи ?

  2. Основные типы преобразователей.

  3. В каком диаппазоне находится коэфиициент масштабного преобразования для резистивного делителя, усилителя постоянного тока?




1 Для удобства работы в пункте меню Circuit / Schematic Options... на вкладке Show/Hide напртив надписей Show reference ID и Show nodes поставьте галочки.



Похожие:

Моделирование функциональных схем iconПостроение функциональных схем пк развитие элементной базы вычислительной техники

Моделирование функциональных схем iconДокументы
1. /Моделирование электронных схем.doc
Моделирование функциональных схем iconПостроение функциональных схем
Логическая схема устройства строится, на основе объеди­нения электронных элементов. Эти элементы реализуют конкретные логические...
Моделирование функциональных схем iconМоделирование языкового механизма
«черного ящика» структура описывает устройство специализированных функциональных блоков центральной нервной системы. [Павлов, утеуш]....
Моделирование функциональных схем iconУрока: «Моделирование фартука средствами графического редактора Paint». Цели урока: Образовательные
Создать условия для изучения понятия «Моделирование», рассмотреть 2 вида моделирования: художественное и техническое
Моделирование функциональных схем iconДокументы
1. /СБОРКА СХЕМ Программы ЭДЕМ/Схема ь16 Табл. Универсал. критерии допуска к власти.doc
Моделирование функциональных схем iconИмитационное моделирование с Arena
Такой подход весьма эффективен, однако на уровне наибольшей детализации, когда рассматриваются конкретные технологические операции,...
Моделирование функциональных схем iconЖурнал «Банковские технологии», февраль 2003 Практический опыт имитационного моделирования в банке
Имитационное моделирование универсальный метод оценки финансовых рисков. Если взглянуть шире, имитационное моделирование можно рассматривать...
Моделирование функциональных схем iconNm-review | Моделирование \ Прикладные вопросы Математическое моделирование в управлении, образовании и здравоохранении
Проект ориентирован на решение локальной задачи – развитие и применение методов моделирования в востребованных секторах рынка. Ставит...
Моделирование функциональных схем iconNm-review | Моделирование \ Прикладные вопросы Математическое моделирование в управлении, образовании и здравоохранении
Проект ориентирован на решение локальной задачи – развитие и применение методов моделирования в востребованных секторах рынка. Ставит...
Моделирование функциональных схем iconДокументы
1. /СБОРКА СХЕМ Программы ЭДЕМ/Схема ь1 СЕЗАМ.doc
2. /СБОРКА...

Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы