Практикум с использованием миниатюрной электротехнической лаборатории мэл, компьютерного моделирования

Лабораторное задание
А. Настройка функционального генератора

1. 
   Собрать схему измерений рис.7.13.
   
2. 
   Установить частоту генератора 5 кГц. Включить осциллограф. Установить режим внутренней синхронизации по 2-му каналу. Установить скважность импульсов
   

N  ^T  2
^tимп
(Т - период повторения импульсов, t_имп – длительность импульса высо-

кого уровня). Двойную амплитуду выходных импульсов (размах – «pic to pic») в режи- ме холостого хода генератора u_хх установить равной 1В.

Рис. 7.13. Схема измерений на МЭЛ

Подключить к генератору сопротивление R₁₀=100 Ом. Измерить амплитуду им- пульсов U_R10 на сопротивлении R_10. Рассчитать внутреннее сопротивление генератора по формуле:

^Rвн
_ (u_хх  u_R10 )  R₁₀
^uR10


(7.20)

4. 
   Для компьютерного моделирования собрать в EWB схему, показанную на рис.
   

7.14.

Рис.7.14. Схема компьютерного моделирования переходных процессов

Установить частоту функционального генератора 5кГц, амплитуду прямо- угольных импульсов 500 мВ, заполнение (Duty circle) 50%, смещение 500 мВ. Внутрен- нее сопротивление функционального генератора в компьютерной модели равно нулю.

Б. Исследование RC-цепи

4. 
   Собрать интегрирующую RC-цепь по схеме рис.7.9, включив заданную преподава- телем емкость и сопротивление R₁₀ = 100 Ом. Вход RC-цепи подключить к клеммам 1А и 1Б генератора сигналов. Выход RC-цепи подключить к клеммам 2А и 2Б схемы измерений.
   
5. 
   Длительность развертки осциллографа установить такой, чтобы на экране наблюдались не более двух периодов импульсного сигнала.
   
6. 
   Cнимая выходной сигнал с емкости, наблюдать и зарисовать осциллограммы напряжений u_вх и u_вых=u_С(t), соблюдая масштабы напряжения и времени. Измерить по осциллограмме напряжения u_С(t) постоянные времени RC- цепи при заряде емкости τ_з и разряде емкости τ_р.
   
7. 
   Включить вместо R₁₀ сопротивление R₉=1 кОм. Повторить исследования по
   

п.7.
В компьютерной модели обратить внимание на переходный процесс в началь-
ных после включения моделирования периодах импульсного сигнала (рис. 7.15). Видно, что при включении импульсов начальное значение напряжения на емкости равно нулю в первом цикле и равно остаточному напряжению при разряде емкости в последующих циклах.

Рис.7.15. Осциллограмма напряжений в интегрирующей

RC-цепи

4. 
   Собрать дифференцирующую RC- цепь рис.7.8, включив ту же емкость, что в п.2, и сопротивление R₁₀=100 Ом. Повторить исследования по п.7.
   

В. Исследование RL-цепи

4. 
   Собрать интегрирующую RL-цепь по схеме рис.7.11, используя заданную преподавателем индуктивность и сопротивление R₁₀=100 Ом. Провести исследования по п.7, снимая выходной сигнал с сопротивления.
   
5. 
   Включить вместо R₁₀ сопротивление R₉=1 кОм. Повторить исследования по
   

п.7.

4. 
   Собрать дифференцирующую RL-цепь по схеме рис.7.10, используя задан-
   

ную преподавателем индуктивность и сопротивление R₁₀=100 Ом. Провести исследо- вания по п.7, снимая выходной сигнал с индуктивности.

4. 
   Включить вместо R₁₀ сопротивление R₉=1кОм. Повторить исследования по п.7.
   

Г. Исследование RLC-цепи

4. 
   Установить частоту генератора 500 Гц. Собрать RLC-цепь, используя ем- кость и индуктивность из предыдущих пунктов исследования. Активное сопротивление составить из последовательного соединения резистора R₁₀=100 Ом и переменного ре- зистора R₁₁. Установить наибольшее значение резистора R₁₁, равное 2 кОм. Выходной сигнал снимать с резистора R₁₀. Зарисовать осциллограммы входного напряжения и выходного напряжения u_R10(t), пропорционального току в цепи.
   

4. 
   Изменяя сопротивление резистора R₁₁, наблюдать изменение формы тока в цепи. Зарисовать осциллограммы для критического случая переходного процесса, когда
   

R₁₀  R₁₁  R_вн  2
. Измерив осциллографом отношение напряжений на резисто-

ре R₁₀ и последовательном соединении (R₁₀+R₁₁), рассчитать значение сопротивления потерь (с учетом внутреннего сопротивления генератора), при котором наблюдается критический переходный процесс.
В компьютерной модели рассчитать значение критического сопротивления

потерь
R_кр  2
и установить это значение для сопротивления цепи R. Зарисо-

вать осциллограммы для значений сопротивления
R 1,1R_кр ,
R  R_кр , R  0,9R_кр .

4. 
   Уменьшить до нуля сопротивление R₁₁. Наблюдать колебательный переход- ный процесс. Зарисовать осциллограммы напряжения u_R10(t).
   
5. 
   Повторить исследования по п.п. 12 и 14, снимая выходной сигнал u_C(t) с ем-
   

кости.

4. 
   Повторить исследования по п.п. 12 и 14, снимая выходной сигнал u_L(t) с ин-
   

дуктивности.
Д. Исследование переходных и импульсных характеристик

4. 
   Установить частоту повторения 100 Гц и двойную амплитуду импульсов 1В.
   
5. 
   По указанию преподавателя собрать одну из схем рис. 7.8-7.11, исследован- ных в предыдущих пунктах. Зарисовать осциллограммы выходного сигнала, соответ- ствующие переходной характеристике цепи.
   
6. 
   Установить максимальную скважность импульсного сигнала, уменьшив до минимума длительность импульса высокого уровня. Зарисовать осциллограммы вы- ходного сигнала u_вых(t). Приближенно импульсная характеристика цепи при действии короткого импульса единичной амплитуды для t>t_имп определяется соотношением:
   

1

t
h_δ (t) 
имп
u_вых (t) .