- •Общая электротехника и электроника учебно-методический комплекс
- •Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Направления подготовки бакалавров
- •I. Лабораторные работы на основе физических моделей общие указания
- •Охрана труда и техника безопасности
- •Рекомендации по выполнению лабораторных работ и оформлению отчета
- •Краткие сведения о применяемых в лаборатории электроизмерительных приборах и устройствах
- •Основные характеристики измерительных приборов
- •Работа 1. Исследование сложной электрической цепи постоянного тока
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 2. Исследование линейных элементов электрических цепей
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •Фазовые соотношения между током и напряжением цепи
- •Амплитудные соотношения между током и напряжением цепи
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 3. Исследование разветвленной цепи синусоидального тока с одним источником энергии
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •Расчет исследуемой цепи
- •Порядок расчета цепи с последовательно-параллельным соединением комплексных сопротивлений (рис. 3.1, а)
- •Порядок расчета цепи с параллельно-последовательным соединением комплексных сопротивлений (рис. 3.1, б)
- •Описание элементов исследуемой цепи
- •Экспериментальное исследование параметров цепи
- •Указания к построению векторных диаграмм
- •Указания к записи токов и напряжений в виде комплексных чисел
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 4. Исследование частотных свойств цепи с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 5. Исследование трехфазной, соединенных по схеме «звезда»
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •Симметричный режим работы цепи при отсутствии нейтрального провода
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 6. Исследование полупроводниковых диодов
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •Цепь rl при включении ее на постоянное напряжение u (поз. 1, табл. 7.1)
- •Цепь rl при отключении ее от постоянного напряжения u с одновременным замыканием накоротко (поз. 2, табл. 7. 1)
- •Цепь rс при отключении ее от постоянного напряжения u с одновременным замыканием накоротко (поз. 4, табл. 7.1)
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •1. Цель работы
- •Апериодический переходный процесс
- •Колебательный переходный процесс
- •Расчет сопротивления Rк и индуктивности l катушки по осциллограмме тока колебательного процесса
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 9. Исследование явления феррорезонанса напряжений
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •Расчет вах феррорезонансной цепи
- •Анализ явления феррорезонанса
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •II. Лабораторные работы на основе компьютерного моделирования (виртуальные лабораторные работы) общие указания
- •Работа 1 (в). Исследование сложной электрической цепи постоянного тока
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 2 (в). Исследование линейных элементов электрических цепей
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 3 (в). Исследование разветвленной цепи синусоидального тока с одним источником энергии
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 4 (в). Исследование частотных свойств цепи с последовательным соединением активного сопротивления, индуктивности и емкости
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 5 (в). Исследование трехфазных цепей, соединенных по схеме «звезда»
- •Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Cодержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Работа 6 (в). Исследование полупроводниковых диодов
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •1. Цель работы
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Методика применения программы Multisim для выполнения лабораторных работ общие положения
- •1. Назначение и состав программы Multisim
- •2. Открытие программы, ее составляющие и сборка схемы
- •Сборка схемы
- •3. Виртуальные измерительные приборы
- •Управление масштабом времени
- •Управление каналами а и в
- •Управление синхронизацией
- •III. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов, занимающихся с элементами дот общие указания
- •Работа 10(д). Исследование линейных элементов
- •1. Цель работы
- •2. Основные теоретические положения
- •Фазовые соотношения между током и напряжением цепи
- •Амплитудные соотношения между током и напряжением цепи
- •3. Порядок выполнения работы
- •Виртуальные измерительные приборы
- •4. Содержание отчета
- •5. Вопросы для самопроверки
- •Исследование линейных элементов
- •Работа 2. Исследование переходных процессов в цепи с последовательным соединением активного сопротивления, катушки индуктивности и конденсатора
- •1. Цель работы
- •Апериодический переходный процесс
- •Колебательный переходный процесс
- •Расчет сопротивления r и индуктивности l по осциллограмме тока колебательного процесса
- •3. Описание лабораторной установки
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчета
- •6. Вопросы для самопроверки
- •Исследование переходных процессов в цепи с последовательным соединением активного сопротивления, катушки индуктивности и конденсатора
- •Библиографический список
- •Содержание Виноградов Александр Леонидович Общая электротехника и электроника
- •Северо - Западный государственный заочный технический университет
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5
Управление масштабом времени
Поле управления горизонтальной разверткой (масштабом времени) служит для задания масштаба горизонтальной оси осциллографа при наблюдении напряжения на входах каналов А и В в зависимости от времени. Временной масштаб задается от 10+12с/дел до 10–12с/дел. Масштаб может дискретно уменьшаться на один шаг при щелчке мышью на кнопке (^) справа от поля и увеличиваться при щелчке на кнопке (\/).
Чтобы получить удобное для наблюдения изображение на экране осциллографа, установите масштаб времени таким образом, чтобы цена двух делений на горизонтальной оси примерно была равна величине, обратно пропорциональной частоте исследуемого сигнала, т. е. составляла бы период сигнала.
Например, если Вы хотите исследовать сигнал с частотой 1 кГц, установите масштаб времени равным 0,05 мс.
C помощью кнопок, расположенных в поле строки Х Рosition, можно дискретно сдвигать начало осциллограммы по горизонтальной оси.
В этом же поле расположены три кнопки: У/Т, А/В, В/А, позволяющие задавать вид зависимости отображаемых сигналов. При нажатии на кнопку У/Т по вертикальной оси откладывается напряжение, по горизонтальной оси — время, при нажатии на кнопку А/В по вертикальной оси откладывается амплитуда напряжения на входе канала А, по горизонтальной оси - канала В и при нажатии на кнопку В/А, наоборот. При этом масштаб осей определяется установками соответствующих каналов. В режимах А/В и В/А можно наблюдать частотные и фазовые сдвиги (фигуры Лиссажу), петли гистерезиса, вольт-амперные характеристики и т.д.
Управление каналами а и в
Две нижние части панели осциллографа являются полями управления отображением сигналов, поданных на входы каналов А и В соответственно,
Верхнее окно в поле позволяет управлять масштабом оси отображаемого напряжения по вертикальной или горизонтальной оси. Цена деления может дискретно устанавливаться от 10–12 В/дел до 10+12 кВ/дел. Масштаб для каждой оси устанавливается отдельно. Чтобы получить удобное для работы изображение на экране осциллографа, перед началом эксперимента установите масштаб, соответствующий ожидаемому напряжению.
Например, при подаче на вход переменного сигнала амплитудой 3 вольта установите масштаб вертикальной оси 1В/дел.
Ниже расположено поле, которое позволяет дискретно сдвигать ось Х вверх или вниз. Для того чтобы развести изображения от каналов А и В, воспользуйтесь сдвигом по оси У (У pos ) для одного или двух каналов.
Три нижние кнопки реализуют различные режимы работы осциллографа. Режим работы осциллографа с закрытым входом устанавливается нажатием на кнопку АС. В этом режиме на вход не пропускается постоянная составляющая сигнала. При нажатии на кнопку DС осциллограф переходит в режим с открытым входом. В этом режиме на вход осциллографа пропускаются как постоянная, так и переменная составляющая сигнала. При нажатии па кнопку 0 вход осциллографа соединяется с общим выводом осциллографа, что позволяет определить положение нулевой отметки по оси У.
Управление синхронизацией
Правое поле управления Тrigger (синхронизация) (рис. 10) определяет момент начала отображения осциллограммы на экране осциллографа. Первоначально луч располагается в левой части экрана и не перемещается, пока осциллограф не получит сигнала синхронизации. После получения сигнала луч начинает движение вправо и рисует на экране видимую линию. Достигнув правой части экрана, луч автоматически перемещается в его левую часть. Затем он останавливается и больше не двигается, пока не получит новый сигнал синхронизации. Кнопки в строке Запуск задают момент запуска осциллограммы по фронту, или по срезу, импульса.
Рис.
10
Строка Уровень позволяет задавать уровень, при превышении которого происходит запуск осциллограммы. Значение уровня можно сдвинуть на 3 деления вниз или вверх.
Осциллограф имеет три режима синхронизации – автоматический, нормальный (обычный) и однократный.
1. Автоматический режим (Авто) – запуск осциллограммы производится автоматически при подключении осциллографа к схеме. Когда "луч" доходит до конца экрана, осциллограмма снова прописывается с начала экрана (новый экран).
Запуск может быть по входу "А" или "В", в которых запускающим сигналом является сигнал, поступающий на соответствующий вход.
Запуск может быть внешним (Внеш.). В этом случае сигналом запуска является сигнал, подаваемый на вход синхронизации.
2. Режим обычный (Норм.). В этом режиме осциллограмма на экране неподвижна.
3. Режим одноразовый (Одн.). Данный режим работает аналогично режиму Норм., за исключением того, что на экране формируется только одна кривая, а потом луч отключается.
На экране осциллографа видны два курсора – красный (курсор 1) и синий (курсор 2), при помощи которых можно измерить мгновенные значения напряжений в любой точке осциллограммы. Для этого просто перетащите мышью курсоры за треугольники в их верхней части в требуемое положение. Координаты точек пересечения первого курсора с осциллограммами отображаются на табло (рис. 11). Т1 и Т2 – это координаты курсоров 1 и 2 соответственно. В столбце время приведены координаты каждого курсора по времени. В поле Т2–Т1 показана разность значений напряжений курсоров 2 и 1.
Рис. 11
Функциональный генератор
Функциональный генератор является идеальным источником напряжения, генерирующим напряжения синусоидальной, прямоугольной и треугольной форм. Его уменьшенное и увеличенное изображения приведены н а рис. 12.
Средний зажим генератора (Общий) при подключении к схеме обеспечивает общую точку для отсчета амплитуды переменного напряжения.
Рис. 12
Для отсчета напряжения относительно нуля общий вывод заземляется. Напряжение на левом выводе принимается положительным, на правом — отрицательным.
Графопостроитель, или боде-плоттер
Зависимость амплитуды сигнала на элементе электрической цепи или устройства от частоты называют амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Зависимость фазы сигналов от частоты — фазочастотной характеристикой (ФЧХ). Боде-плоттер осуществляет измерение сигналов в двух точках схемы и фазовый сдвиг между этими сигналами. Его иконка и расширенное изображение приведены соответственно на рис. 13 и рис. 14.
Для измерений боде-плоттер генерирует собственный сигнал в спектре частот, который задается при настройке виртуального прибора. Боде-плоттер имеет два входных (Вх) и два выходных (Вых) зажима.
Рис. 13
Рис. 14
Для измерений отношений амплитуд или фазового сдвига следует подключить положительные вводы Вх и Вых к исследуемым точкам схемы, а отрицательные — заземлить. Для получения АЧХ следует нажать на кнопку Амплитуда, а для получения ФЧХ— на кнопку Фаза.
Кнопки на панели управления позволяют задать начальное и конечное значения параметров, откладываемых по вертикальной оси. Клавиши Log и Lin определяют вид шкалы – соответственно логарифмическая и линейная. Панель управления По горизонтали служит для установки диапазона частот. Частота откладывается в герцах или в производных величинах (кГц или МГц).
Для получения АЧХ по вертикальной оси откладывают отношения напряжения в линейном масштабе от 0 до 10Е12 либо в логарифмическом масштабе. Для получения ФЧХ по вертикальной оси откладываются градусы в пределах от -720° до +720°. В двух нижних окнах фиксируются координаты той или иной точки АЧХ или ФЧХ.
Помимо указанных выше, в программе имеется ряд приборов: измеритель нелинейных искажений, частотомер, частотный анализатор и другие приборы – для анализа и синтеза цифровых и аналого-цифровых устройств.