Часть I. Моделирование с помощью Electronics Workbench Исследование аналоговой части устройства

Аналоговую часть можно разделить на части:

• Входной каскад (понижает, выпрямляет, сглаживает входное напряжение)

• Первый стабилизатор (нужен для питания цифровой схемы)

• Второй стабилизатор (к нему подключаются различные нагрузки)

Рассмотрим каждую часть отдельно.

Входной каскад. Состоит из трансформатора, диодного моста (VD1-VD4) и сглаживающего конденсатора С1. Рассмотрим с помощью осциллографа сигнал подаваемый на входе и снимаемый с выхода сглаживающего конденсатора (рис.1.2).

Из рисунка видно, что свою задачу входной каскад выполняет – понижает, выпрямляет и

сглаживает сигнал до напряжения 11…12 В.

Рис.1.2. Осциллограммы сигнала на входе и выходе входного каскада

Первый стабилизатор. Стабилизатор выполнен на D1и VT1.Стабилитрон D1 имеет напряжение стабилизации 5,7В , т.е. с его катода должно сниматься постоянное напряжение не более 5,7В. Снимем осциллограмму с катода D1 (рис.1.3).

Из осциллограммы видно, что стабилитрон работает правильно и его напряжение стабилизации 5,79В.

Рис.1.3. Осциллограмма катода стабилитронаD1.

VT1 – регулирующий транзистор. И с его эмитера должно подаваться постоянное напряжение для питания цифровой схемы 5В. На осциллограмме видны сигналы поданные на вход первого стабилизатора и снимаемый со стабилизатора (эмитер VT1).

Рис.1.4. Осциллограммы со входа и выхода первого стабилизатора

Второй стабилизатор. Этот стабилизатор отличается от первого тем, что напряжение на выходе стабилизатора можно изменять меняя напряжение на базе управляющего транзистора VT2. Напряжение стабилизации D2 составляет 8В. Рассмотрим зависимость напряжения выхода от напряжения на базе транзистора VT2 с помощью осциллограмм (рис.1.5). Для этого будем сначала уменьшать значение переменного резистора R4, а затем увеличивать.

Рис.1.5. Осциллограммы с базы VT2 и выхода схемы.

Расчет выходного сопротивления схемы.

Расчет произведем найдя напряжение выхода и соответствующие ему значение тока. Для этого воспользуемся амперметром и вольтметром:

Рис.1.6. Расчет выходного сопротивления.

Тогда выходное сопротивление схемы будет равно:

Rвых = Uвых / Iвых

Rвых = 3,418 B / 3,418 A = 1000 000 Ом =1 ГОм

Снятие фчх и ачх характеристик

Определим фазочастотную и амплитудночастотную характеристики схемы (испльзуя меню Analysis).

Рис.1.7. АЧХ и ФЧХ схемы.

Метод Монте-Карло.

Применим к схеме метод Монте-Карло. Отклонение – 20%, количество повторений – 20, распределение – Гаусса.

Рис.1.8.Метод Монте-Карло.

Исследование цифровой части устройства

Цифровую часть, которая представляет собой генератор импульсов можно разделить на 3-и части:

• Мультивибратор положительных импульсов с регулируемой частотой

• Мультивибратор, который вырабатывает отрицательный импульс

• Контролирующий мультивибратор

Мультивибратор положительных импульсов с регулируемой частотой

Мультивибратор собран на логических элементах (ЛЭ) «И-НЕ». При переключении ключа [1]в нижнее положение к гнезду «ВЫХОД» подключается этот мультивибратор и на выходе появляются импульсы положительной полярности. Частоту и длительность можно менять с помощью переменного резистора, который обозначен как «ЧАСТОТА».

Для проверки подключим к выходу логический анализатор:

Рис.2.1. Положительные импульсы на выходе схемы

Далее в моментt1начнем изменять частоту импульсов с помощью регулятора «ЧАСТОТА», затем в момент t2 опять изменим частоту:

Рис.2.2. Изменение частоты импульсов

Из графиков видно, что схема работает правильно.

Мультивибратор, который вырабатывает отрицательный импульс

Если ключ [1]перевести в верхнее положение, то подключается ждущий мультивибратор, собранный на тех же ЛЭ. При кратковременном замыкании кнопки «ЗАПУСК» он формирует отрицательный импульс, длительностью около 0,5 секунд:

Рис.2.3. Отрицательный импульс на выходе ждущего мультивибратора

Контролирующий мультивибратор.

Для контроля работы мультивибратора положительных импульсов к нему подключен вспомогательный генератор, собранный на тех же ЛЭ. Частота генерируемых импульсов 800…1000 Гц, поступают они на разъем «ТЕЛЕФОН». Звук в телефонах будет только тогда, когда на вывод 4 схемы DD3.2 придет «1» с контролируемого генератора. С помощью осциллографа определим, какой сигнал поступает на телефоны:

Рис.2.4. Сигнал с разъема «ТЕЛЕФОН»