Фриск том 3

4.5 Моделирование отрицательной емкости

Получите зависимость мнимой части входного сопротивления Im[ZBX(f)] от частоты, R2=R3=10 Ом, С1=230 нФ, f [1; 10] кГц.

Замените батарею (Battery) V1 на источник синусоидального напряжения (Sine Source)

с амплитудой 1 В и частотой 10 кГц (рис. 26).

31

Рис. 26

Замените в КОС R1 на конденсатор C1=230n (рис. 27).

32

Рис. 27

Окончательно получим следующую схему (рис. 28).

Рис. 28

Выберите на графике какую либо частоту, например 3,5 кГц. Определите соответствующую ей величину реактивного входного сопротивления X. Рассчитайте входную

33

емкость. Сравните величину полученной емкости с предварительным расчетом. Занесите данные результаты в соответствующий раздел отчета.

4.6 Моделирование отрицательной индуктивности

Получите зависимость мнимой части входного сопротивления Im[ZBX(f)] от частоты,

R1=R3=10 Ом, С1=230 нФ, f [1; 10] кГц.

Поменяйте местами R2=R1 (рис. 28) с C1 (рис. 29).

Рис. 29

Выберите на графике какую либо частоту и определите соответствующую ей величину реактивного входного сопротивления. Рассчитайте входную индуктивность. Сравните величину полученной индуктивности с предварительным расчетом. Занесите данные результаты в соответствующий раздел отчета.

5 Обработка результатов машинного эксперимента

Сравнить кривые напряжений с аналогичными кривыми, полученными теоретически.

Сделать выводы.

6 Вопросы для самопроверки

1. Какая цепь называется КОС, поясните принцип её работы.

34

2.Нарисуйте схему КОС с комплексными элементами, укажите направления всех токов.

3.Выведите формулу входного сопротивления КОС в комплексной форме.

4.Что называется D-элементом?

5.Что называется E-элементом?

7 Содержание отчета

Отчет оформляется в формате MS Word. Шрифт Times New Roman 14, полуторный интервал. Для защиты лабораторной работы отчет должен содержать следующий материал:

титульный лист; цель работы; результаты предварительного расчета и машинного эксперимента; графики исследуемых зависимостей; выводы. К отчету должны быть приложены в напечатанном виде вопросы для самопроверки и ответы на них.

8Литература

1.Фриск В. В. Основы теории цепей. – М.: РадиоСофт, 2002. – 288 с.

2.Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.Е. Основ теории цепей – М.: Радио и связь, 2003. – 592 с.

3.Белецкий А. Ф. Теория линейных электрических цепей – М.: Радио и связь, 1986. –544 с.

4.Амелина М. А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования

Micro-Cap Версии 9, 10. – Смоленск, Смоленский филиал НИУ МЭИ, 2012. – 617 с.

35

36

Лабораторная работа № 30

Моделирование на ЭВМ переходных процессов в цепях первого порядка

1 Цель работы

С помощью машинного эксперимента исследовать переходные процессы в цепях первого порядка.

2 Задание для самостоятельной подготовки

Изучить основные положения теории переходных процессов в электрических цепях стр.

109-119 [1], стр. 157-167 [2], стр. 185-198 [3] и стр. 41-44 [4] выполнить предварительный расчет; письменно ответить на вопросы для самопроверки. Познакомится с возможностями схемотехнического моделирования [5, 6].

3 Предварительный расчет

3.1 Рассчитать постоянные времени RC для неразветвленной RC-цепи, если C1=0,25

мкФ, а R1 принимает значения R1=20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5120 Ом (рис. 1).

Рис. 1

Полученные данные занести в таблицу 1.

3.2 Рассчитать постоянные времени RL для неразветвленной RL-цепи, если L1=45 мГн, а

R1 принимает значения R1=20, 40, 80, 160, 320, 640, 1280, 2560 и 5120 Ом (рис. 2).

37

Рис. 2

Полученные данные занести в таблицу 1.

Таблица 1

По предварительному расчету (C1=0,25 мкФ, L1=45 мГн)

RC, мкс

RL, мкс

По экспериментальным данным

RC, мкс

RL, мкс

3.3 Рассчитать и построить временные зависимости тока i(t), напряжения на резисторе uR(t) и напряжения на конденсаторе uC(t) в неразветвленной RC-цепи, если цепь включается на постоянное напряжение. Принять E1=1 В, R1=160 Ом, C1=0,25 мкФ, t [0; 3RC] (рис. 3).

Рис. 3

Занесите полученные графики в соответствующий раздел отчета.

38

3.4 Рассчитать и построить временные зависимости тока i(t), напряжения на резисторе uR(t) и напряжения на катушке uL(t) в неразветвленной RL-цепи, если цепь включается на постоянное напряжение. Принять E1=1 В, R1=160 Ом, L1=45 мГн, t [0; 3RL] (рис. 4).

Рис. 4.

Занесите полученные графики в соответствующий раздел отчета.

4 Порядок выполнения работы

4.1 Запуск программы схемотехнического моделирования Micro-Cap

Включить ЭВМ и запустить программу Micro-Cap

C:\MC10DEMO\mc10demo.exe или

ПУСК\Все программы\Micro-Cap 10 Evaluation\Micro-Cap 10 Evaluation.

В появившемся окне Micro-Cap Evaluation Version (рис. 5) собрать исследуемую схему

(рис. 2).

39

Рис. 5

4.2 Сборка схемы RC-цепи

Соберем схему RC-цепи содержащий V1=1V, R1=160 Ом, C1=0.25u, t [0; 3RC] (рис. 2).

4.2.1 Ввод батареи

Ввести источник постоянного напряжения V1=1 В.

Выберите Battery (рис. 6) или откройте меню Component\Analog Primitives\Waveform Sources\Battery.

Рис. 6

Курсор примет форму графического изображения батареи. Поместите его на рабочее окно, так как показано на рис. 7.

40