Интегрированные системы проектирования и управления методические указания для выполнения лабораторных работ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..…....……. 3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. Исследование системы автоматизированного моделирования Multisim. Моделирование резистивного делителя…………………………………………..……………………………...………………….…5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2. Моделирование простейших интегрирующей и дифференцирующей цепей………………………………………………………………………….………...………..10

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3. Исследование устройств на базе операционных усилителей (ОУ)....................................................................................................................................16

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4. Исследование активных фильтров на базе ОУ..…..…………..…………………………………………………………………………....21

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5. Исследование пороговых устройств и генераторов на базе ОУ……………..………………………..……………………………..………………………25

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6. Исследование устройства принятия решения по условию …………………………………………………….……………...……………………………30

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7. Исследование переключателя потока данных на основе мультиплексора……………………………………………..………………………………………………..32

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8. Исследование устройства контроля заданного параметра……….……………………………………………..……………………………………….34

Лабораторная работа 1 Исследование системы автоматизированного моделирования Multisim. Моделирование резистивного делителя

1. Цель работы

Ознакомиться с интерфейсом системы схемотехнического моделироавания Multisim. Изучить внешний вид, глобальные настройки, различные панели компонентов и инструментов, пункты меню. Приобрести навыки выбора и постановки элементов, а так же заданию значений их параметров. Научиться создавать при помощи графического редактора электрические схемы.

2. Задание на работу

Ознакомиться с интерфейсом и назначением основных кнопок Multisim. Осуществить моделирование резистивных делителей напряжения и тока.

На рисунке 1.1 представлена схема простейшего делителя напряжения на двух резисторах R1 и R2. К цепи приложено напряжение источника постоянного тока U_ист. Через резисторы протекает ток I_ист (последовательное включение), на резисторе R1 падает напряжение U₁, на резисторе R2 – напряжение U₂: (последовательное включение), на резисторе R1 падает напряжение U₁, на резисторе R2 – напряжение U₂:

(1.1)

Рис. 1.1

Схема резистивного делителя напряжения.

На рисунке 1.2 представлена простейшая схема из двух параллельно включенных сопротивлений R1 и R2. К ним приложено напряжение источника постоянного тока I_ист. Через резистор R1 протекает ток I₁, через резистор R2 ток I₂. Через оба резистора протекает суммарный ток: I_ист = I₁ + I₂. В свою очередь:

(1.2)

Рис. 1.2

Схема резистивного делителя тока.

3. Порядок выполнение работы

Для выполнения работы необходимо:

• Загрузить программу Multisim 12.

• В открывшемся интерфейсе пользователя изучить состав и назначение ее основных элементов: строки меню, стандартной панели, панелей компонентов и инструментов, окон схемы и разработки и т. д.

• Используя панель компонентов или вкладку компоненты, разместить в окне схемы по одному типу пассивного компонента (конденсатор, резистор, индуктивность и т.д.) задав соответствующие значения их параметров (для виртуальных компонентов) или тип (для реальных компонентов).

• Проделать аналогичную процедуру для активных компонентов: транзисторы, операционные усилители, логические микросхемы и т. п.

• Следующим этапом необходимо освоить сдвиг, выделение и поворот элементов в окне схемы.

• Используя панель инструментов, разместить в окне схемы по одному типу измерительного прибора: мультиметр, функциональный генератор, осциллограф и т.п.

• Научиться соединять элементы схемы между собой и с измерительными приборами.

• Составить в программе Multisim простейшую электрическую схему резистивного делителя напряжения (рис. 1.1):

• По формулам (1.1) рассчитать падение напряжения на резисторах R1 и R2 для данных, приведенных в таблице 1. Результаты расчетов занести в таблицу 2. Варианты задания приведены в таблице 1.

• С помощью мультиметра осуществить анализ данной схемы: измерить токи I_ист и напряжения на каждом из резисторов U₁ и U₂. Результаты моделирования занести в таблицу 2. Варианты задания приведены в таблице 1.

• Составить в программе Multisim простейшую электрическую схему резистивного делителя тока (рис. 1.2):

• По формулам (1.2) рассчитать протекающий через резисторы R1 и R2 ток для данных, приведенных в таблице 1. Результаты расчетов занести в таблицу 3.

• С помощью мультиметра осуществить анализ данной схемы: измерить общий ток I_ист и на каждом из резисторов I₁ , I₂. Результаты моделирования занести в таблицу 3.

• Показать, что в указанных схемах соблюдаются законы Кирхгофа:

- сумма напряжений на компонентах вдоль любого замкнутого контура в эквивалентной схеме равна нулю:

, (1.3)

где: K_p – множество номеров элементов р-го контура.

- сумма токов в любом замкнутом сечении эквивалентной схемы равна нулю:

, (1.4)

где: J_q – множество номеров элементов, входящих в q-е сечение.

• Составить отчет.

Варианты задания:

Таблица 1а

	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Uист, В	5	10	3	12	20	5	36	9	3
Iист, А	1	0,4	2	0,1	2,4	1,7	0,8	1,5	2
R1, кОм	1;3;0,5	5;2;7	1;0,6;5	6;3;0,4	4,7;8;3	0,6;2;7	8;0,5;7	7,5;9;2	1;0,6;5
R2, кОм	2;0,7;3	0,3;0,9;8	9;4;2	3,5;5;2	1;7,3;8	2,2;5;3	5;2;7	6;3;9,1	0,3;8;2

Таблица 1б

	Вариант
	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Uист, В	15	12	36	24	9	5	20	15	5
Iист, А	0,4	2,4	1,5	1,3	1	0,1	0,8	0,2	1,7
R1, кОм	1;0,6;5	1;7,3;8	0,6;2;7	1;3;0,5	2,2;5;3	4,7;8;3	7,5;9;2	2;0,7;3	0,3;8;2
R2, кОм	8;0,5;7	5;2;7	4,7;8;3	8;0,5;7	1;7,3;8	2;0,7;3	6;3;9,1	9;4;2	1;7,3;8

Таблица 1в

	Вариант
	19	20	21	22	23	24	25	26	27
Uист, В	9	24	12	36	9	3	15	12	36
Iист, А	3	0,2	2,5	0,6	1,4	0,7	1,8	2,5	3
R1, кОм	4,7;8;3	1;0,6;5	9;4;2	0,6;2;7	2;0,7;3	1;7,3;8	7,5;9;2	2,2;5;3	4,7;8;3
R2, кОм	5;2;7	9;4;2	1;3;0,5	1;0,6;5	4,7;8;3	2,2;5;3	1;3;0,5	8;0,5;7	0,6;2;7