5 Аппаратное и программное обеспечение
5.1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
5.2 Графический манипулятор мышь.
5.3 Программа Electronics Workbench 5.12.
5.4 Принтер.
6 Порядок выполнения работы
6.1 Ответить на вопросы программированного допуска.
6.2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
6.3 Включить персональный компьютер, для этого:
6.3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя POWER на системном блоке.
6.3.2 Наблюдать загрузку компьютера и подключение его к локальной сети.
6.3.3 Набрать на клавиатуре цифру 1 – загрузка с локального диска. Наблюдать загрузку. Нажать клавиши клавиатуры Ctrl+Alt+Delete одновременно.
6.3.4 Войти в систему, набрав имя ─ 204 ,а пароль не вводить. Нажать клавишу Enter.
6.3.5 Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
6.3.6 Открыть программу Electronics Workbench 5.12, согласно каталогу D:\Work\EWB512\WEWB32.exe. Получить изображение стандартного окна программы.
Рисунок 8.1- Схема электрическая функциональная исследуемой нелинейной цепи умножителя частоты.
6.4 Собрать схему электрическую функциональную исследуемого умножителя частоты (рисунок 8.1.) для этого:
6.4.1 Поместить радиокомпоненты схемы на белый лист рабочего поля. Для размещения их нажимать левую клавишу манипулятора мышь на изображения радиокомпонентов панели инструментов. Перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпускать левую клавишу манипулятора мышь в нужном месте белого листа рабочего поля.
6.4.2 Соединить радиокомпоненты согласно этой схеме. Для соединения их необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия - подтверждение правильности соединения.
6.4.3 Установить значения резисторов R1 – 10 кОм, R2 – 10 кОм, R3 – 250 кОм,
Е1 – 3 В, значение частоты в кГц соответствует номеру записи студента в учебном журнале, начальная фаза – 0 град., Е2 – 5 В.
6.4.4 Сохранить файл под зашифрованным именем. Например, из букв фамилии студента.
6.5 Исследовать зависимость формы выходного напряжения умножителя частоты от угла отсечки, для этого:
6.5.1 Установить значение потенциометру R3 – 75%. Нажать левой клавишей мани-
пулятора мышь сначала изображение 0, а затем I переключателяStart Simulation расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.5.2 Щёлкнуть два раза на изображение осциллографа, наблюдать временную диаграмму сигнала на экране осциллографа.
6.5.3 Щёлкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа. Наблюдать временную диаграмму на расширенном экране.
6.5.4 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем «время на деление» (Time base) - время, соответствующее наблюдению одного или двух периодов колебания.
6.5.5 Установить переключателем «Вольт на деление» (U/div) - масштаб по оси амплитуд. Нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временной диаграммы. Зарисовать временную диаграмму сигнала в отчёт.
6.5.6 Измерить время начала периода сигнала Т1. Установить визирную линию на начало периода сигнала, нажав клавишу манипулятора мышь на красном треугольнике 1. Переместить визирную линию на начало периода, удерживая её и двигая манипулятор мышь по коврику.
6.5.7 Измерить время окончания периода сигнала Т2. Установить синюю визирную линию на конец периода прямоугльных импульсов, используя методику п.6.5.6. Записать значение периода в отчёт.
6.5.8 Измерить угол отсечки с помощью примечания. Данные записать в таблицу 4.1.
Примечание: Угол отсечки – это половина времени протекания тока за период
(рисунок 8.2). Рассчитывается в градусах. Для расчета решается пропорция: T - 3600, а 2 - х0.
Рисунок 8.2- Временная диаграмма
6.5.9 Измерить минимальное значение напряжения сигнала. Установить курсор манипулятора мышь на красном треугольнике 1 и, нажав клавишу манипулятора, перемещать визирную линию на минимальное значение амплитуды сигнала. Записать минимальное значение VA1 в отчёт.
6.5.10 Измерить максимальное значение напряжения сигнала, используя методику п.6.5.9 для синей визирной линии 2. Измерить размах сигнала VA2-VA1 и амплитуду. Данные занести в отчёт. Входную и выходную временные диаграмы зарисовать в отчёт.
6.6 Исследовать зависимость спектра выходного напряжения умножителя частоты от угла отсечки, для этого:
6.6.1 Нажать левой клавишей манипулятора мышь на изображение меню Circuit, а затем на указатель функции «параметры схемы» Schematic Options.
6.6.2 Установить параметр электрической схемы, показывающий номер электрического соединения (контрольной точки) Show nodes. Для этого нажать левой клавишей манипулятора мышь на пустом квадратике напротив надписи Show nodes. Определить номер выходной контрольной точки для исследования спектра.
6.6.3 Нажать левой клавишей манипулятора мышь сначала изображение 0 , а затем I переключателя Start Simulation, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов. Подождать несколько секунд. Отключить формирование сигнала, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 этого же переключателя.
6.6.4 Нажать левой клавишей манипулятора мышь функцию Analysis вверху окна, а затем анализ спектра Fourier в раскрывшейся таблице.
6.6.5 Задать параметры анализа спектра: Output node – номер выходной контрольной точки, в которой исследуется спектр; Fundamental frequency – частота исследуемого сигнала; Number harmonics – количество гармоник – 20; Vertical scale – масштаб по вертикали, линейный – linear и добавить функцию - Display phase.
6.6.6 Нажать функцию Simulate и подождать появления спектральных диаграмм фаз и амплитуд. Установить развёрнутый вид появившегося маленького окна, нажав левой клавишей манипулятора мышь функцию (развернуть) в правом верхнем углу окна.
6.6.7 Нажать левой клавишей манипулятора мышь функцию Toggle Cursors в правом верхнем углу окна. Измерить амплитуды второй, третьей, и четвёртой спектральных составляющих с помощью визирных линий и таблицы. Визирную линию перемещать за чёрный треугольник вверху её на спектральную составляющую согласно методике пункта 6.5.6. Записывать значение х1 – частоты, у1 – амплитуды спектральной составляющей из таблицы Magnitude,V в отчёт.
6.6.8 Зарисовать спектральные диаграммы (фаз и амплитуд) в отчет, указав значения трёх спектральных составляющих. Сделать выводы.
6.7 Получить спектральные диаграммы на выходе нелинейной цепи и измерить значения напряжений для трёх спектральных составляющих (гармоник) Uвых.2, Uвых.3, Uвых.4 для положения потенциометра R3 - 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 100% проделав п.п. 6.6. Данные записать в таблицу 8.1.
6.8 Зарисовать временные и спектральные диаграммы, соответствующие оптимальному углу отсечки для умножителя на два, три и четыре в отчет, проделав п. 6.5 и 6.6. Сделать выводы. Данные занести в таблицу 8.1.
Примечание: Оптимальным считать угол отсечки при котором значение напряжения нужной (второй, третьей, четвёртой) гармоники максимально.
Таблица 8.1- Зависимости Uвых от угла отсечки
-
R3, %
5
100
, град.
Uвых.2.,В
Uвых.3.,В
Uвых.4.,В
6.9 Построить зависимости Uвых.n = F() для второй, третьей и четвёртой гармоник. Сравнить с ранее изученными в [2.1] графиками. Сделать выводы.
6.10 Получить временные диаграммы на входе и выходе удвоителя частоты для этого:
6.10.1 Собрать схему электрическую принципиальную удвоителя частоты, добавив к выходу нелинейной цепи рисунок 8.1 фильтр на операционном усилителе рисунок 8.2 согласно методике п.6.4.1 и 6.4.2, настроенный на вторую гармонику входного сигнала.
Рисунок 8.2- Схема электрическая принципиальная удвоителя частоты
6.10.2 Установить оптимальный угол отсечки для удвоителя частоты из данных предыдущего опыта для частоты 1kHz напряжением 3V, используя методику п.6.5.
6.10.3 Получить на экране осциллографа временные диаграммы на выходе и входе удвоителя частоты, используя методику п.6.5. Измерить параметры осциллограмм. Зарисовать их в отчет. Данные занести в отчёт.
6.10.4. Получить на экране осциллографа временные диаграммы на входе и выходе утроителя частоты, выполнив п.6.5 и установив номинальное значение ёмкости C3 – 3.7 nF в схеме рисунок 8.2. Измерить параметры осциллограмм. Зарисовать их в отчет. Данные занести в отчёт. Сделать выводы.
6.11 Отпечатать временные и спектральные диаграммы исследуемых сигналов (по заданию преподавателя) на локальном или сетевом принтере для этого:
6.11.1 Подготовить принтер к работе.
6.11.2 Просмотреть файл с временной и спектральной диаграммами, выбрав удобный для наблюдения масштаб.
6.11.3 Нажать изображение принтера левой кнопкой манипулятора мышь в верхнейчасти окна программы. Получить отпечатанную копию.
6.12. Показать результаты выполнения работы преподавателю.
6.13 Сделать выводы.
6.14 Выключить оборудование.
6.15 Составить отчёт по работе.