3. Методика выполнения занятия

Лабораторное занятие выполняется на персональном компьютере в среде программы Electronic WorkBench. На занятии используются следующие электронные элементы:

– заземление GND;

– источник напряжения (батарея) Е;

– резисторы R;

– амперметр, вольтметр;

– осциллограф;

– функциональный генератор;

– точки соединения проводников.

ЗАДАНИЕ 1. Исследование резистивного делителя напряжения графическим методом путем построения вольтамперных характеристик (ВАХ) резисторов.

1. Создать на диске D в каталоге СТУДЕНТЫ подкаталог:

Электроника_Специальность_Номер варианта.

Например: Электроника_230106_ вариант-3

2. Собрать схему R-R делителя напряжения, изображенную на рис.6.

Схема содержит два последовательно включенных резистора R₁ и R₂. На вход делителя подается напряжение источника питания Е, равное входному напряжению U_in. Измерение тока в схеме делителя осуществляется амперметром А, а падения напряжений U₁ и U₂=Uout – вольтметрами V1 и V2.

3

Рис.6.

.Установить значения параметров элементов +Е, R₁ и R₂ по варианту, заданному преподавателем, согласно табл.1.

Таблица 1
Параметры	Номера вариантов
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
+Е, В	5	10	7	25	17	13	22	9	31	24
R1, кОм	0,68	1,2	3,2	4,7	5,6	3,9	6,8	3,3	8,2	10,5
R2, кОм	0,68	1,2	3,2	4,7	5,6	3,9	6,8	3,3	8,2	10,5
R2, кОм	0,4	0,7	2	3	4	1,5	5	1,2	6	8
R2, кОм	1	2	4	6	7	5	8	4,5	10	12

2. Сохранить схему в файле с именем «RR-делитель-1-№вар» в созданном каталоге.

Например, для варианта 3: RR-делитель-1-3.

4. Построить на листе бумаги ВАХ резисторов R₁ и R₂.

ВАХ резистора R₂ соответствует функции

ВАХ нагрузочного резистора R₁ соответствует функции:

Задавая значения напряжений U₂ и U₁ рассчитать значения токов I₂ и I₁. Результаты расчетов с единицами измерений занести в форму 1.

Форма 1
Координаты точек ВАХ резисторов.
Номера точек	ВАХ R1=		ВАХ R2=		ВАХ R2=		ВАХ R2=
	U1	I1	U2	I2	U2	I2	U2	I2
1	Е		0
2	0		Е

Изобразить на одном графике ВАХ резисторов R₁ и R₂. Пересечение двух линий ВАХ определяют положение рабочей точки (РТ) делителя при равенстве токов I₁=I₂. По положению РТ на графике определить значения тока I в делителе, напряжений U₁ и U₂=Uout и занести эти значения в строку «Положение РТ», столбец R₂ формы 3.

5. Запустить процесс моделирования схемы путем нажатия кнопки, расположенной в правом верхнем углу экрана, в положение «1».Снять показания приборов и занести их в строку «Показания приборов», столбец R₂ формы 2.

Форма 2
Расчётные и экспериментальные значения токов и напряжений делителей.
	R2=			R2=			R2=
	I	U1	U2	I¢	U1¢	U2¢	I²	U1²	U2²
Положение РТ
Показания приборов

Выполнить сравнение значений тока и напряжений, найденных по положению РТ с результатами моделирования. Сделать выводы.

6.Изменить значение второго резистора на R₂, а затем на R₂ (см. табл.1).

Задавая значения напряжений U₂ и U₁ рассчитать значения токов I^’ и I^”. Результаты расчетов занести в форму 1. ВАХ резисторов R₂, R₂² изобразить на том же графике что и ВАХ резисторов R₁ , R₂. По положению РТ, PT² на графике определить значения тока I, I² в делителе, напряжений U₁,U₂¢,U₁¢ U₂² и занести эти значения в строку «Положение РТ», столбец R₂, R₂² формы 2.

Запустить процесс моделирования схемы, снять показания приборов и занести их в строку «Показания приборов», столбец R₂, R₂² формы 2.

7. Изменяя напряжение Uin источника от 0В до +Е_п по измеренным значениям U₁, U₂, U₂,U₂² построить статические передаточные характеристики Uout=f(Uin).

Рассчитать коэффициенты передачи делителя Ku, Ku¢ и Ku² по выражению

Сравнить положения графиков ВАХ, РТ и передаточных характеристик делителя при различных значениях резистора R₂ и сделать выводы.

Сравнить значения тока, напряжений и коэффициента передачи делителя при различных значениях резистора R₂ и сделать выводы.

ЗАДАНИЕ 2. Исследовать работу делителя в динамическом режиме (при подаче на его вход переменного гармонического сигнала).

1

Рис.7.

.Собрать схему, изображенную на рис. 7.

К входу делителя подключен функциональный генератор G, вырабатывающий синусоидальный сигнал e_г=U_mгSin(t), где U_mг – амплитуда сигнала; =2T – круговая частота; Т-период повторения. Частота повторения f=/2=1/T.

Установить следующие параметры генератора:

форма выходного сигнала – синусоидальная,

частота выходного сигнала – 1Hz,

коэффициент заполнения – 50%,

амплитуда выходного сигнала – U_mг=Е (из табл.1),

смещение – 0.

Контронтрольно-измерительным прибором для наблюдения сигналов является осциллограф Osc, к каналу А которого подключен входной сигнал е_г=U_in (красный проводник), а к каналу В – выходной сигнал U_out (синий проводник). Общий проводник (земля) подключен к клемме GROUND.

Настроить осциллограф, установив следующие параметры:

режим развертки – Y/T (по вертикали – напряжение сигнала, по горизонтали – время);

длительность развертки (TIME BASE) – 1s/div (1 секунда/деление);

чувствительность обоих каналов (CHANNEL A, CHANNEL B) – 5V/div (5 вольт/деление);

смещение по вертикали обоих каналов (Y POS) – 0.00;

режимы входов обоих каналов –DC (открытый вход).

Установить параметры резисторов R₁ и R₂ из табл.1.

2. Сохранить схему в созданном каталоге в файле с именем «RR-делитель-2-№вар».

Например, для варианта 3: RR-делитель-2-3.

2. Запустить процесс моделирования путем нажатия кнопки, расположенной в правом верхнем углу экрана, в положение «1».

Наблюдать на экране осциллографа процесс изменения значений напряжений исследуемых сигналов во времени.

После заполнения экрана осциллографа остановить моделирование нажатием кнопки в положение «0».

Более детальное изображение полученной временной диаграммы с целью ее анализа можно получить путем включения подкоманды Analysis/Display Graphs.

По изображению диаграммы определить значение амплитуды входного сигнала U_{m in} и выходного сигнала U_{m out}.

Изменить значение резистора R₂ на R₂’, а затем – R₂” и выполнить моделирование.

Изобразить на одной временной диаграмме изменения входного и выходных сигналов делителя при различных значениях R₂.

Выполнить анализ полученных результатов, сравнив результаты работы схемы при воздействии постоянного и синусоидального входного сигнала и сделать выводы.