Electronics Workbench - 5.0. І.Мұғалім басқаруымен жұмыс істеу

Сабақ жоспары:

І. Мұғалім басқаруымен жұмыс істеу

RL және RC тізбектерінің жиіліктік сипаттамаларын зерттеу

ІІ. Өзіндік жұмыс.

Бағдарламаны іске қосу:

Талап етілетін программалар дискіде инсталданған (орнатылған) деп есептейміз («Инструкция по установке программы на ПК» қараңыз).

І. RL және RC тізбектерінің сипаттамаларын зерттеу.

1.1 Жалпы теориялық мәлеметтер.

Пассивті RL және RC тізбектерін фаза қозғалтқыш құрылғылар мен сүзгіш бөліктерде қолданылады. Индуктивтіліктің XL=ωL және конденсатордың Xc=1/ω кедергілері кірме сигналдың U _кір. жиілігіне ω=2πƒ тәуелді, сондықтан тізбек элементтерімен ағатын тоқтың амплитудасы және фазасы немесе тізбектің шығысындағы кернеу Uшығ жиілікке байланысты өзгереді.

Айнымалы ток тізбектерін суреттегенде маңызды роль жиіліктік сипаттамалар болып табылады. Бір реактивті L және C элементі бар тізбектің құрамы түрлендіру коэфициентіне К және уақыт тұрақтыларына Т═RC немесе Т═L/R тәуелді, осыларды есепке ала отырып амплитудалы-жиілікті сипаттама (АЖС) К(ω) және фаза жиіліктік сипаттамалар (ФЖС) Ф(ω) модулдері мына шамалармен есептеледі.

· инерциондық бөлімі:

K(w) =; Ф(w)= –arctg(wT);

· жылдамдау бөлімі:

K(w) =; Ф(w) = p/2 – arctg(wT).

Шекаралық жиілікте ωшек ═1/T немесе ƒ═ π/2-arctg ωT АЖС модулі оның максимальды мәнімен салыстырғанда √2 есе азаяды, ал кіріс және шығыс сигналдары арасындағы фазалық жылжудың бұрышы жылдамдау бөлімі үшін 45° және инерциялы бөлімі үшін минус 45° құрайды.

Логарифмдік жиілікті сипаттамаларды тұрғызғанда әдетте логарифмдік координаттарды пайдалынады. Ординаттар осьтеріне күшейткішті салады, ол децибелмен өлшенеді (дб). Графиктерде АЖС К(ω) модулін дицебелдермен белгілейді W(ω)=20lg K(ω). Мұндай жағдайда 2 өлшемнің қатынастарының 10 есе өзгеруі 20дб күшейту өзгерісіне сәйкес келеді. W(ω) мәні шекті жиіліктегі инерциалы және жылдамдау бөліктері үшін максималды мәнінен 3дб төмен болады.

Реактивті элементтерге резисторларды тізбектеп немесе паралельді қосу: түрлену коэффициентін К; эквивалентті кедергіні (R=R1+R2, R=R1||R2); уақыт тұрақтылығын Т және шекті жиілікті ω_шек өзгертеді. Бірақта АЖС және ФЖС графиктерінің формалары өзгермейді.

1.2. RL және RC тізбектік тізбектерінің жиіліктік сипаттамаларын зерттеу.

1-суретте көрсетілген бір реактивті кедергісі бар RC тізбектік электрлік тізбегінің схемасын қарастырамыз.

Сурет

Берілген мәлеметтер:

· Кіріс сигналдары көздерінің параметрлері:

- Сигналдар формасы – синусойдалдық;

- Тербеліс амплитудалары – 10 В;

- Тербеліс жиілігі -100 Гц.

· Резистор кедергісі - R=2 Ком;

· Конденсатор сиымдылығы С=2μ F.

Зерттеудің тапсырмасы:

1. Тізбекті RC тізбегіндегі осцилограмма сигналдарын алу.

2. RC тізбегінің амплитудасы жиілікті және фазажиілікті сипаттамаларын алу.

1-суретте көрсетілген тізбектің зерттелетін схемасы мынадай.

Сурет

Тізбекті зерттеу схемасындағы синусойдалды сигналдар көздерін моделдеу үшін функционалды генератор пайдаланылады, пиктограмма түрі.

Сигналдардың осцилограммасын алу екі сәулелік осцилографпен алынады. Осцилографты қосу схемада көрсетілген.

А– бірінші канал, В– екінші канал.

Осцилографтың толық көрінісі тышқанмен екі рет шерткеннен кейін пайда болады.

Тізбектің амплитудалы-жиіліктік және фаза жиіліктік сипаттамаларын есептеу АЖС және ФЖС (Боде – Блотер)өлшегіштер көмегімен жасалады, пиктограммасы:

АЖС және ФЖС өлшегіштерін қосу IN(кіріс) және OUT(шығыс) қысқыштары көмегімен іске асырылады. Қысқыштардың сол жақ клеммалары сәйкесінше зеріттелетін құрылғының шығысымен кірісіне, ал оң жақ клеммалары жалпы шиналарға қосылады.

2-суреттегі схеманы тұрғызу.

2-суреттегі схеманы құрастыруды 2 кезеңге бөлейік: алғашында RC тізбегінің схемасын жасайық, ал одан кейін тізбектеп оған өлшегіш құрылғыларын қосайық.

RC тізбектің схемасын жасау

Сурет

1. Windows жұмыс столындағы ярлыктың көмегімен E.W. бағдарламасын іске қосыңыз.

2. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз.

Пайда болған құрылғылар бөлігі терезесінен функционалды генераторды шығарып алыңыз (құрылғылар тізбегіндегі сол жағынан екінші).

3.Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған пасивті элементтер терезесінен рет - ретімен резистор және конденсатор пиктограммаларын шығарып алыңыз.

4. 2-суретте көрсетілгендей конденсаторды бұрамыз. Ол үшін конденсаторды курсормен көрсетіп (ол кезде конденсатор қызыл түске боялады) функциялар панеліндегі бұру кнопкасын шертіңіз:

5. 3-суретте көрсетілгендей элементтер пиктограммаларын буксирлеу әдісімен орнатыңыз. 3-суретке сәйкес элементтерді жалғаймыз. Элементтерді бір-бірімен қосу үшін курсорды тиянақты түрде элементтің бір шығысына, онда үлкен қара нүкте пайда болғанша, әкеліңізде тышқан түймесін шертіңіз. Одан кейін басылған түймемен тышқанды жылжытамыз, курсорды басқа элементтің шығысына онда қара нүкте пайда болғанша әкеліңізде тышқан түймесін қоя беріңіз.

6. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдары панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған активті элементтер терезесінен жермен жалғауды суырып алып 3-суретке сәйкес орналастырыңыз.

7. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған пасивті элементтер терезесінен өткізгіштердің қосылу нүктесін

суырып алып оны конденсатордың шығысына орнатыңыз (3-суретте көрсетіңіз).

8. Конденсатордың шығысын жермен жалғаңыз.

Тізбекті RC тізбегінде осцылограмма сигналдарын алу үшін үшінші схемаға осцилограмма қосамыз, нәтижесінде схема мынадай түрге ие болады.

4 сур.

9.Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған құрылғылар бөлігінен осциллографты суырып алыңыз.

10.Компонеттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған активті элементтер терезесінен жермен жалғау пиктограммасын суырып алып оны 4-суреттке сәйкес орнатыңыз.

11.Компоненттер және бақылап-өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған пасивті элементтер терезесінен өткізгіштерді қосу нүктесін алып,

оны резистордың шығысына орнатып дәл солай нүктені басқа шығыстың шығысына орнатыңыз (4-суреттен қараңыз).

12.Осцилографты резистормен жердің шығыстарына 4-суретте көрсетілгендей қосыңыз және қосылған өткізгіштерді бояңыздар.

Ескерту: Өткізгіштерді бөлу үшін өткізгіш көрінісін тышқанмен екі рет шертіңіз пайда болған Wire Properties диалогтық терезесіндегі Site Wire Color кнопкасын шертіңіз және менюден керекті түсті таңдаңыз.

4-суретте көрсетілген схема тізбегінің амплетудалы жиіліктік және фаза жиіліктік сипаттамаларын алу үшін АЖС және ФЖС өлшегіштерін қосу керек. (Боде-Плотер).

13. Құрылғы бөлігі (өтсек) панелін ашыңыз (9 пункті ордаңыз), (Боде-Плотер) (құрылғылар тізбегінде сол жағында төртінші) және оны 2-суретке сәйкес орнатыңыз.

14. Компоненттер және бақылап-өлшегіш құрылғылар кітапханасы панеліндегі мына кнопканы шертіңіз.

Пайда болған активті элементтер терезесінен жерлендіру пиктограммасын суырып алып 2-суретке сәйкес орнатыңыз.

15. АЖС және ФЖС (Боде-Плотер) өлшегішін жерге қосыңыз.

16. Пассивті элементтер панелінен тізбектеп өткізгіштерді қосатын нүктелерді суырып алыңыз (11 іс - әрекет)

және 2-суретте көрсетілгендей АЖС және ФЖС өлшегішінің жетіспейтін қосылыстарын жасау мақсатымен орнатыңыз.

17. 2-суретте көсетілгендей АЖС және ФЖС өлшегіштерін жасаған өткізгіштерді қосу нүктелеріне қосыңыздар.

Тізбекті RC-тізбегінде осцилограмма сигналдарын алу.

Осцилограмма сигналдарын алу үшін моделдеу үрдісін іске қосу керек. Бірақ моделдеу үрдісін іске қосу үшін берілген бастапқы мәлеметтерге сәйкес схеманың параметрлерін орнату керек.

1. Функционалдық генераторға курсорды орнатып тышқан түймесімен 2 рет шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін, диалогтық терезені ашыңыз. Клавиатура көмегімен сигналдың ƒ═100 Гц жиілігін және сигналдың Uвх═10 В амплитудасын орнатыңыз. Үнсіздік бойынша генератодың шығыс формасы синусойдалды болады.

2. Резисторге курсорды орнатып тышқанның басқышын 2 рет шертуімен оның параметрлерін беріңіз. Резистордың кедергісінің мәнін R═2 Ком деп орнатыңыз.

3. Конденсаторға курсорды орнатып тышқанның түймесімен 2рет шерту арқылы оның параметрлерін беру үшін диалогтық ашыңыз. Фамилияңызбен аталған құжатта Zan_3_01 атты файлда сақтаңыз

4. Моделдеу үрдісін іске қосу үшін экранның оң жақ бұрышындағы қосқышты шертуімен қосыңыз. Тізбектің кірісіне генератордан синусойдалды кернеуі келеді. Моделдеу үрдісін сөндіргіш көмегімен тоқтатыңыз.

5. Тышқанмен осцилограф белгісін 2 рет шертіп, одан кейін көріністің масштабын үлкейту үшін (егер беттік панель кішкене болса) EXPAND кнопкасын басыңыз.

Time base ашу ұзақтығын орнатқыштың есептегіш қондырғысының басқышын шерте отырып сезгіштік мәнін 2.00ms/Div деп орнатыңыз.

6. Осцилограф экранында синусойдалды кернеудің кіріс және шығыс амплитудаларын өлшеңіз. Ол үшін қызыл(1) және көк (2) визирлерін қондырыңыз, оларды кіріс және шығыс кернеулердің максимум нүктелерінде тышқан көмегімен жылжыта отырып индикаторлық терезедегі көрсеткіштерін жазып алыңыз.

VA1 - қызыл визир 1 мен А каналы осцылограммаларын (қызылдық) қиылысқан нүктесіндегі кернеу - сол жақ индикаторлық терезесі;

VA2 - көк визир 2 және В каналы осцылограммаларын ың (көктік) қиылысқан нүктесіндегі кернеу - оң жақ индикаторлық терезе.

6. Өлшеулер нәтижелерінен күшею коифиценттерінің экспериментальды мәнін шығыстық кернеу амплитудасының кірістікке қатынасындай анықтаңыз. Өлшеу нәтижелерін Есеп беруге енгізіңіз.

8. Осцилограф экранында синусойдалды арасындағы фазалардың айырмасын өлшеңіз. Ол үшін, 5-суретте көрсетілгендей қызыл (1) және көк (2) визирлерін орнатыңыз.

5 сур.

● Т2-Т1═···көрсеткіштерін алыңыз.

● мына формуламен фазалар айырымын градта

Δφ═360×(Т2 – Т1)/Тֽ

Мұнда Т═ƒֿ¹═0.01с.

9. Өлшеу нәтижелерін Есеп беруге енгізіңіз.

Амплитудалы –жиіліктік сипаттамаларын алу.

1. Осцилограф көрінісін жауып, Боде-Плоттер пиктограммасына тышқанмен екі рет шерту арқылы көрінісін ашыңыз. Боде-Плоттер АЖС құру режиміне аударыңыз, Magnitude басқышы басылып тұруы керек.

2. Боде-Плоттер панеліндегі көрсеткіштер (стрелка) көмегімен

визирлік сызықтарды жылжытып, Кu кернеумен сигналдың жиілігіне тәуелді көрші терезелердегі күшейю коэффицентінің мәнін бақылаңыз.

3. Визирлік сызықты 100Гц тең жиілікке қойыңыз. Децибелдермен көрсетілген W(ω)═20lg K(ω) АЖС К(ω) модулінің көрсеткіштерін алыңыз. Өлшеу нәтижелерін Есеп беруге енгізіңіз.

Фаза жиіліктік сипаттамаларын алу.

4. Боде-Плоттерді ФЖС құрастыру режиміне, Phase басқышын шертумен көшіріңіз. Фазаның өзгеру шекарасын тігінен (вертикаль) -180°-тан +0° дейін қондырыңыз.

Боде-Плоттер экранында ФЖС-ны қараңыз. 100 Гц тең жиіліктегі көрсеткіштерін жазып алыңыз. Боде-Плоттер панеліндегі ←→(стрелка) көрсеткіш көмегімен экрандағы визирлі сызықты жылжытыңыз және көрші терезелердегі сигнал жиілігіне байланысты кіріс және шығыс кернеулері арасындағы жылжу фазаларын мәнін бақылаңыз

5. Шектес жиіліктің ƒшек ═ ½πТ мәнін табыңыз:АЖС модулі оның максимал мәнімен салыстырғанда √2 есе азаяды, ал кіріс және шығыс сигналдары арасындағы фазалық жылжудың бұрышы минус 45° құрайды. Тізбектің тұрақты уақытының Т мәнін есептеңіз. Нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

ІІ Өзіндік жұмыс.

Ұсынатын уақыт: 80минут

№1 Тапсырма. Тізбектелген RL-тізбектерінің жиіліктік сипаттамаларын зерттеу.

1. 6 суретте көрсетілген RL-тізбегінің зерттелу схемасын құрыңыз.

6 сур.

Бастапқы мәлеметтер:

Кіріс сигналдары көзінің параметрлері:

● сигналдар түрі-синусойдалды;

● тербеліс амплитудасы 10В;

● тербеліс жиілігі -50Гц

Вариант
Rֽ ом
Lֽ mH

Ескерту: Схемадан өткізгіш элементін алып тастау үшін, оны белгілеп клавиатурадағы Delete кнопкасын басу немесе функциалар панеліндегі қайшы көрінісін шерту керек ((Ctrl+x) клавишалар комбинациясын басқандай айырбастау буферінде сақтаумен алып тастау).

2. Фамилияңызбен аталған құжатта Zan_3_02 атты файлда сақтаңыз.

3. Тізбекті RL тізбегінде сигналдар осцылограммаларын алу. Күшею коэфицентінің экспериментальды мәнін шығыс кернеуі амплитудасын кірістікке қатынасы ретінде анықтаңыз Өлшеу нәтижелерін Есеп беруге енгізіңіз.

4. RL-тізбегінің амплитуда жиіліктік және фаза жиіліктік сипаттамаларын алу.

Ескерту: АЖС және ФЖС (Боде-Плоттер) өлшегішінің тігінен (ветикаль) -0°-тан+90° дейін фазаларының өзгеру шекарасын қойыңыз.

5. Шектік жиілік мәнін ƒшек═½πT анықтау. Тізбектің уақыт тұрақтысы Т мәнін есептеңіз. Нәтижелерді Есеп беруге енгізіңіз.

Есеп беруге вольтметр және осцилограммамен өлшенген, шекті кернеулердің мәндерін жазыңыз.

№2 Тапсырма. RL тізбектерінің жиіліктік сипаттамаларын зерттеу.

Тізбектің, 7-суретте көрсетілген, зеріттелетін схемасын жасау.

7 сур.

Бастапқы мәлеметтер:

Кіріс сигналдар көзінің параметірлері.

Сигналдар түрі-синусойдалдық;
Тірбеліс жиілігі -50 Гц;
Тербеліс амплитудасы – 10 В.

Вариант
R3омֽ
R4 омֽ
LֽmH

2. Фамилияңызбен аталған құжатта Zan_3_03 файлда сақтаңыз.

4 Зертханалық жұмыс.

Тізбектелген резонансты тізбектерді зерттеу.

Мақсаты:

САПР элементі Electronics Workbench – ті пайдаланып тізбектелген тербелмелі контурдың жиіліктік сипаттамаларын зерттеуде тәжірибе алу.

Оқу нәтижесінде:

Сабақты бітіргеннен соң пайдаланушы білу керек:

САПР EW элементін пайдалана отырып айнымалы ток тізбектерінің қарапайым моделдеу схемаларын жасай және редакциялай білу.
САПР элементтерімен RLC тізбектерінің амплитудалы жиіліктік және фазажиіліктік сипаттамаларын ала білу.

Пайдаланылатын бағдарламалар:

Electronics Workbench – 5.0

Оқу жоспары:

І. Оқытушы басқаруымен жұмыс істеу.

Резонансты тізбектердің сипаттамаларын зерттеу.

ІІ. Өзіндік жұмыс.

Бағдарламаны іске қосу:

Талап етілетін программалар дискіде инсталлданған (орнатылған) деп ұйғарылады («Инструкция по установке программы на ПК» қараңыз).

І. Резонансты тізбектердің сипаттамасын зерттеу.

1.1 Жалпы теориялық мағлұматтар.

Резонанс дегеніміз-RL пассивті тізбегіндегі индуктивті және сыйымдылықты кедергілердің модулдері бойынша тең бөлу құбылысын айтады.

RLC тізбектей жалғанғанда элементтерде кернеулердің резонанстары пайда болады: индуктивтілігі V∟=Uкір ωр L/R және конденсатордағы Uc=Uкір /ωр RC кернеулер кірістік кернеулерден Uкір Q есе асады, яғни

Q═UL/Uкір ═Uc/Uкір

Осы жағдайда кірістік ток Iкір ═Uкір /R, тек R резисторымен шектеледі және фаза бойынша кірістік сигналмен сәйкес келеді. Контурдың беріктігі Q═ρ/R және оның ашу коифиценті δ═1/Q сипаттаушы кедергіден ρ═√LC және оның шығындары, кедергісіне R тәуелді.

Контурдың резонанстық жиіліктің шығындары аз кедергі жағдайында тек LC элементтеріне ωρ═1/√LC тәуелді.

Тізбекті резонанстық контур үшін амплитудалы жиіліктік сипаттамалары (АЖС) мына формуламен анықталады: К (w) = .

1.2. Тізбекті тербелмелі контурдың жиіліктік сипаттамаларын зерттеу.

1-суретте көрсетілген, тізбектелген RLC-тізбегінің схемасын қарастырыйық.

Сур.

Бастапқы мәлеметтер:

● Айнымалы кернеу генеретоның параметірлері:

- кенеудің (тиімді) әсер етуші мәні – 1 кВ;

- тербелу жиілігі -60Гц.

● Резистордың кедергісі R= 1КОм;

● Конденсатордың сиымдылығы С═2 μ F;

●Индуктивтілік L═ 0.5H.

Зерттеудің тапсырмасы:

Тізбекті контурдағы сигналдардың осцилограммаларын алу:
Амплитудалы-жиіліктік және фазажиіліктік сипаттамаларын алу:
Экспериментальды жолмен резонансты жиілікті ƒρ, тізбек элементтеріндегі кернеуді өлшеу, тізбек тогын, резонанстық жиілікте тізбектік контурдан осцилограмма сигналдарын алу.

1-суретте көрсетілген зерттеу схемасы мынадай.

Сур.

Тзбекті зерттеу схемасында синусойдальды сигналдарды моделдеу үшін айнымалы кернеу генераторы қолданылады. Сигналдардың осцилограммасын алу қос сәулелік осцилографтың көмегімен жүргізіледі, ал тізбектің амплитудалық жиіліктік және фазажиіліктік сипаттамаларын есептеу АЖС және ФЖС (Боде-Плоттер) өлшегіштерінің көмегімен жүргізіледі. Элементтердегі кернеуді және тізбектегі токты өлшеу үшін вольтметр және амперметр қолданылады.

Тізбекті зерттеу схемасын құрастыру.

Windows жұмыс столындағы ярлык көмегімен Electronics Workbench бағдарламасын іске қосыңыз.

2-суреттегі схеманы тұрғызуды 2 кезеңмен жүргіземіз: бірінші амперметр жалғанған тізбектелген RLC тізбегін құрамыз, одан кейін оған тізбектей басқа өлшегіш құралдарды қосамыз.

1. Windows жұмыс столындағы ярлык көмегімен Electronics Workbench бағдарламасын іске қосыңыз.

2. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған активті элементтер терезесінен кернеу генераторының пиктограммасын шығарып алыңыз алыңыз.

3. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған индикатолар терезесінен амперметрді алыңыз

4. Амперметрді 2-суретте көрсетілгендей бұрыңыз. Ол үшін амперметрді курсормен белгілеп алып (ол кезде амперметр қызыл түске боялады) функциялар панеліндегі бұру кнопкасын басыңыз:

5. Компоненттер және бақылап-өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған пасивті элементтер терезесінен кезектеп индуктивтілік, конденсатор және резистордың пиктограммаларын алыңыз.

6. Резисторды 2-сур көрсетілгендей бұрыңыз. Буксирлеу әдісімен элементтер пиктограммаларын 2-сур көрсетілгендей орнатыңыз.

7. Элементтерді 2-суреттке сәйкес қосыңыздар.

Ескерту: Элементтерді бір-бірімен қосу үшін курсорды тиянақты түрде элементтің бір шығысына, үлкен қара нүкте пайда болғанша әкелемізде тышқан түймесімен басамыз. Одан кейін түймесі басылған тышқанды басқа элемент шығысына, онда үлкен қара нүкте пайда болғанша, әкелемізде тышқан түймесін жібереміз.

8. Компоненттер және бақылап-өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған индикаторлар терезесінен кезектеп үш вольтметрді алыңызда, оларды 2-суретке сәйкес орнатыңыз.

9. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған құрылғылар бөлігінен (отсек) осцилографты және өлшегіш АЖС және ФЖС (Боде-Плоттер) алыңызда, оларды 2-суретке сәйкес орнатыңыз.

10. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған активті элементтер терезесінен үш жермен жалғау пиктограммаларын алыңыз да, оларды 2 суретке сәйкес орналастырыңыз.

11. Осциллограф пен АЖС және ФЖС өлшегішін (Боде - Плоттер) жерге жалғаңыз.

12. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған пассивті элементтер терезесінен рет – ретімен өткізгіштерді қосу нүктелерін

шығарып алыңыз да оларды өткізгіштер жалғанған жерлерге орнатыңыз (2 суретке қараңыз).

13. Жетіспеген қосылыстарды жасаңыз да қосу өткізгіштерін бояңыз.

Ескерту: Өткізгіштерді бояу үшін – екі рет тышқанмен өткізгіш бейнесін шертіңіз. Пайда болған Wire Proporties диалогтық терезесінен Site Wire Color кнопкасын шертіңіз де керек түсті таңдап алыңыз.

14. Оқытушыға жасаған схемаңызды көрсетіңіз.

Тізбектелген контурда сигналдардың осциллограммаларын алу.

Сигналдардың осцилогаммаларын алу үшін моделдеу үрдісін қосыңыз. Бірақта, моделдеу үрдісін қосу үшін схема параметрлерін бастапқы берілген мәліметтеріне сәйкес орнату керек.

1. Курсорды кернеу генераторының үстіне қойып, тышқанмен екі рет шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін диалогтық терезені ашыңыз. Клавиатура көмегімен кернеудің U _кір = 1 В ағымдағы мәнін енгізіңіз.

2. Курсорды индуктивтіліктің үстіне қойып, тышқанмен екі рет шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін диалогтық терезені ашыңыз. Индуктивтілік мәнін L = 0.5H деп орнатыңыз.

3. Курсорды резистордың үстіне қойып, тышқанмен екі рет шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін диалогтық терезені ашыңыз. Резистор кедергісінің мәнін R = 1 Ком деп орнатыңыз.

4. Курсорды конденсатордың үстіне қойып, тышқанмен екі рет шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін диалогтық терезені ашыңыз. Конденсатор сиымдылығының мәнін C = 2 деп орнатыңыз.

5. Рет – ретімен амперметр мен вольтметрдің диалогтық терезелерін, олардың параметрлерін беру үшін, ашыңыз және Mode терезесінен айнымалы тоқты өлшеу режимін таңдап, оны АС ашылма тізіміне орнатыңыз. Фамилияңызбен аталған құжатта Zan_4_01 атты файлды сақтаңыз.

6. Экранның жоғарғы оң жақ бөлігіндегі қосқышты шертумен моделдеу үрдісін қосыңыз. Тізбектің кірісіне генератордан синусойдалды кернеу келеді. Моделдеу үрдісін 1 секунттан кейін өшіргіш көмегімен тоқтатыңыз (моделдеу уақыты терезенің астыңғы бөлігінде көрінеді).

7. Осциллографты екі рет шертіп, ондағы EXPEND кнопкасын басу арқылы, бейненің масштабын үлкейтеміз (егерде беттік панель өлшемі кіші болса).

8. Ашудың ұзақтығын орнату есептегішінің Time base, кнопкаларын шерту арқылы, сезімталдық мәнін 5.00 ms/Div деп орнатыңыз.

9. Сезімталдықты орнату есептегіштерінің Channel A және Channel B, кнопкаларын шерту арқылы, сезімталдық мәнін 1 В/Div деп орнатыңыз.

10. Осциллограф экранында синусойдалды кернеулердің кірістік және шығыстық амплитудаларын өлшеңіз. Ол үшін қызыл (1) және көк (2) визирлерін орнатыңыз. Оларды тышқанның көмегімен, кірістік және шығыстық кернеулердің максимум нүктелерінде, жылжыта отырып экран астындағы индикаторлық терезелерден көрсеткіштерін түсіріп алыңыз:

VA2 - көк визир 2 және В каналы осцылограммаларының (көктік) қиылысқан нүктесіндегі кернеу - оң жақ индикаторлық терезе.

11. Өлшеулер нәтежиелері бойынша, күшею коэффициентінің тәжірибиелік мәнін, шығыстық кернеу амплитудасының кірістікке қатынасы ретінде анықтаңыз. Өлшеулер нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

12. Осциллограф экранында синусойдалар арасындағы фазалар айырмашылығын өлшеңіз. Ол үшін қызыл (1) және көк (2) визирлерді 3 суретте көрсетілгендей орнатыңыз.

Сурет

b. мына көрсеткіштерді алыңыз Т2 – Т1 =

c. фазалар айрмасын градта мына формуламен анықтаңыз:

мұнда =0,01 с

13. Өлшеулер нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

Амплитудалы – жиіліктік сипаттаманы алу.

1. Осциллограф бейнесін жауып Боде – Плоттер бейнесін, оның пиктограммасына екі рет шерту арқылы, ашыңыз. Боде – Плоттерді АЖС құру режиміне ауыстырыңыз, Magnitude кнопкасы басылып тұруы керек.

2. F терезесіндегі есептегіштің кнопкалары арқылы жиілікті - MHz өзгерту диапазонын орнатыңыз. АЖС – ны схемалы түрде көрсетіңіз.

3. Боде – Плоттер панеліндегі көрсеткіштер (стрелка) арқылы

экрандағы визирлік желілерді қозғалтып, сигналдың жиілігіне байланысты K_U кернеуі бойынша күшею коэффициентінің мәндерін келесі терезелерден бақылаңыз.

4. F терезесіндегі есептегіштің кнопкалары арқылы жиілікті - кHz өзгерту диапазонын орнатыңыз. Визирлік желіні 60 гц – ке максималды жақын жиілікке орнатыңыз. Децибелмен W (w)=20 lgK (w) берілген АЖС модулінің K (w) көрсеткішін алыңыз. Өлшеулер нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

Фаза – жиіліктік сипаттаманы алу.

5. Боде – Плоттерді, Phase кнопкасын басу арқылы, ФЖС құру режиміне ауыстырыңыз. Тік бойынша фазаның өзгеру шегін орнатыңыз: - 90⁰ тан(I терезесі) + 90⁰ қа (F терезесі) дейін, F терезесіндегі есептегіштің кнопкалары арқылы жиілікті - MHz өзгерту диапазонын қайта орнатыңыз орнатыңыз.ФЖС-ны Боде – Плоттер экранынан қараңыз. 60 Гц тең жиілікте көрсеткіштерді жазып алыңыз. Боде – Плоттер панеліндегі көрсеткіштер (стрелка) арқылы

экрандағы визирлік желілерді қозғалтып, сигналдың жиілігіне байланысты кірістік және шығыстық кернеулер арасындағы фазалар қозғалысының мәнін келесі терезелерден бақылаңыз. Есеп беруде ФЖС схемалы түрде көрсетіңіз.

Резонанстық жиілікті f _Рэкспериментті түрде анықтау.

6. Резонанстық жиіліктің f _Р мәнін анықтаңыз (фазалар жылжуы нолге тең). Көрсеткіштерді алудың дискреттігіне байланысты, визирлік желіні ФЖС – да тек резонанстық жиіліктің қасына жақын орнатуға болады, сондықтанда f _Рмәнін екі мәннің орташа статикалық мәні ретінде анықтаңыз. Боде – Плоттер экранын жабыңыз.

7. Параметрлерін беру үшін кернеу генераторының диалогтық терезесін ашыңыз. Клавиатура көмегімен резонанстық жиіліктің f _Рмәнін енгізіңіз. Моделдеу үрдісін іске қосыңыз. 1 сек. кейін моделдеу үрдісін тоқтатыңыз.

8. Тізбек элементтеріндегі кернеудің түсуін және тізбектегі тоқтың көрсеткіштерін алыңыз. Өлшеулер нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

9. Q контурының сиымдылығын (1) формуламен есептеңіз. Есептеу нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

10. Осциллограмма белгісін екі рет шертіңіз де жылжыту сызығын пайдалана отырып осциллограмманың басын орнатыңыз. Ашудың ұзақтығын орнату есептегішінің Time base, кнопкаларын шерту арқылы, сезімталдық мәнін 1.00 ms/Div деп орнатыңыз.

Кірістік сигналды берген кезде, LC контурдағы резонанстық үрдіс, Q контурының сиымдылығына тура пропорциональды уақыт тұрақтысымен Т = 1/2D f = Q / f _Р, экспоненциалды заңы бойынша өзгереді.

11. Уақыт тұрақтысын (2) формуламен анықтаңыз. Есептеулер нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

Оқытушыға резонанс жиілігінде тізбектелінген контурдағы сигналдардың осциллограммаларын көрсетіңіз.

ІІ. Өзіндік жұмыс.

Тапсырма. Тізбектелген RLC тізбектің сипаттамаларын зерттеу (1 сур. қараңыз).

Бастапқы мәліметтер:

Кірістік сигналдар көзінің параметрлері:

· Айнымалы кернеу генераторының параметрлері:

- кернеудің әсер етуші (тиімді) мәні – 2 В;

- тербеліс жиілігі – 80 Гц.

Вариант
R, ом
C,
L, H

1. RLC тізбектің амплитудалы – жиіліктік және фаза – жиіліктік сипаттамаларын алу. f _Ррезонанстық жиіліктің мәнін анықтау. Өлшеулер нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

2. Тізбектелген RLC тізбектің резонанс кезінде осциллограмма сигналдарын алу. Эксперименталды жолмен Q контурының сиымдылығын анықтау. Өлшеулер нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз.

3. Тізбектің өтпелі үрдістерің уақыт тұрақтысының Т мәнін (2) формуламен анықтау. Нәтежиелерді Есеп беруге енгізіңіз.

Ескерту: Ақпараттарды алуды ыңғайлату мақсатында өлшегіш құралдар параметрлерін жөнге келтіру кнопкаларын пайдаланыңыз.

Жұмыс нәтежиелерін оқытушыға көрсетіңіз.

5. Зертханалық жұмыс

Параллелді резонансты тізбекті зерттеу.

Мақсаты:

САПР элементі Electronics Workbench – ті пайдаланып параллелді резонансты тізбектердің жиіліктік сипаттамаларын зерттеуде тәжірибе алу.

Оқу нәтижесінде:

Сабақты бітіргеннен соң пайдаланушы білу керек:

САПР EW элементін пайдалана отырып айнымалы ток тізбектерінің қарапайым моделдеу схемаларын жасай және редакциялай білу.
САПР элементтерімен RLC тізбектерінің амплитудалы жиіліктік және фазажиіліктік сипаттамаларын ала білу.

Пайдаланылатын бағдарламалар:

Electronics Workbench – 5.0

Оқу жоспары:

І. Оқытушы басқаруымен жұмыс істеу.

Параллелді резонансты тізбектердің сипаттамаларын зерттеу.

ІІ. Өзіндік жұмыс.

Бағдарламаны іске қосу:

І. Параллелді резонансты тізбектердің сипаттамасын зерттеу.

1 суретте көрсетілген, параллелді RLC тізбегінің схемасын қарастырайық.

Сурет

Бастапқы мәліметтер:

· Айнымалы кернеу генераторының параметрлері:

- кернеудің әсер етуші мәні – 10 В;

- тербеліс жиілігі – 100 Гц.

· Резистор кедергісі - R=10 Ком;

· Конденсатор сиымдылығы - C = 1 ;

· Индуктивтілік L = 1H

Зерттеудің тапсырмасы:

1. Параллелді контурда сигналдардың осциллограммаларын алу.

2. Амплитуда жиіліктік және фаза жиіліктік сипаттамаларды алу.

3. резонанстық жиілікті f _Р эксперименттік жолмен анықтау, тізбектегі тоқтарды өлшеу және тізбек элементтері арқылы резонанс жиілігінде параллелді контурдағы сигналдардың осциллогаммаларын алу.

4. f < f _Р и f > f _Рболғанда, параллелді контурдағы сигналдардың осциллограммаларын алу.

1 суретте көрсетілген, тізбектің зерттелу схемасы мынадай түрге ие болады:

Сурет

Тізбекті зерттеу схемасында синусойдалды сигналдардың көзін моделдеу үшін айнымалы кернеу генераторы пайдаланылады. 2 суреттегі схемада параллелді RLC контурына қосымша, тізбектегі тоқты кернеудің пропорциональды түсуіне түрлендіретін, 100 Ом кедергісімен резистолр жалғанған. Тізбекте кернеу мен тоқ сигналдарының осциллограммаларын алу екі сәулелік осциллограф арқылы жүргізіледі, ал тізбектің амплитудалы – жиіліктік және фаза жиіліктік сипаттамаларын есептеу АЖС және ФЖС (Боде - Плоттер) өлшегіші көмегімен жасалады. Тізбектегі тоқтарды өлшеу үшін амперметр қолданылады.

Тізбекті зерттеу схемасын құрастыру

Windows жұмыс столында ярлык көмегімен Electronics Workbench бағдарламасын іске қосыңыз.

2 суреттегі схеманы құрастыруды екі этапта жүргіземіз: алғашында амперметрлер қосылған параллельді RLC тізбегінің схемасын құрастырамыз, одан кейін ретімен қалған өлшегіш құрылғыларды қосамыз.

1. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған активті элементтер терезесінен кернеу генераторы пиктограммасын алыңыз.

2. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған индикаторлар терезесінен ретімен бес амперметрді суырып алыңыз.

3. Амперметрлер пиктограммаларын, 2 суретте көрсетілгендей, бұрыңыз. Ол үшін амперметрді курсормен таңбалап (онда ол қызыл түске боялады) функциялар панеліндегі бұру кнопкасын басу арқылы дұрыстаңыз

4. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған пассивті элементтер терезесінен ретімен индуктивтілік, конденсатор және екі резистордың пиктограммаларын алыңыз.

5. Индуктивтілік, конденсатор және резистордың пиктограммаларын 2 суретке сәйкес бұрыңыз. Буксирлеу әдісімен элементтер пиктограммаларын 2 суретте көрсетілгендей орналастырыңыз.

6. 2 суретке сәйкес элементтерді қосыңыз.

7. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған құрылғылар отсегінен осциллограф пен АЖС және ФЖС өлшегіштерін (Боде Плоттер) алып оларды 2 суретке сәйкес орналастырыңыз.

8. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған активті элементтер терезесінен ретімен екі жерге қосуды алып, оларды 2 суретке сәйкес орналастырыңыз.

9. Осциллограф пен АЖС мен ФЖС өлшегіштерін (Боде Плоттер) жермен қосыңыз.

10. Компоненттер және бақылап өлшегіш құралдар панеліндегі мына кнопканы шертіңіз:

Пайда болған пассивті элементтер терезесінен ретімен қосылу нүктелерін алыңыз да оларды өткізгіштер қосылған жерлерге орнатыңыз (2 сурет).

11. Жетіспейтін қосылыстарды жасап, қосқыш өткізгіштерді бояңыз: А клеммасындағы қосылу өткізгішін көк түспен, ал В – ға қызыл түспен.

12. Мұғалімге жасалған схеманы көрсетіңіз.

Параллельді контурдағы сигналдардың осцилограммалаын алу

Cигналдардың осциллограммасын алу үшін моделдеу үрдісін іске қосу керек. Бірақта моделдеу үрдісін іске қосу үшін бастапқы берілген мәліметтерге сәйкес схеманың мәліметтерін орнату керек.

1. Кернеу генераторына курсорды қойып, екі рет тышқанмен шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін диалогтық терезесін ашамыз. Клавиатура көмегімен кернеудің U _ВХ= 10 В және жиіліктің f =100 Гц ағымдағы мәніненгізіңіз.

2. Индуктивтілікке курсорды қойып, екі рет тышқанмен шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін диалогтық терезесін ашамыз. Индуктивтілік мәнін L = 1H.

3. Резисторға курсорды қойып, екі рет тышқанмен шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін диалогтық терезесін ашамыз. Резисторлар кедергілерінің мәнін 1 КОм және 100 Ом деп орнатыңыз.

4. Конденсаторға курсорды қойып, екі рет тышқанмен шерту арқылы, оның параметрлерін беру үшін диалогтық терезесін ашамыз. Конденсатордың сиымдылығын C = 1 деп орнатыңыз.

5. Рет - ретімен амперметрлердің параметрлерін беру үшін диалогтық терезелерін ашамыз және mode терезесінен айнымалы тоқты өлшеу режимін таңдап алып АС ашылғыш тізімінде орнатыңыз. Zan_5_01 атты файлда сақтап Фамилияңызбен аталған құжатта сақтаңыз.

6. Моделдеу үрдісін экранның жоғарғы оң жақ бұрышында орналасқан қосқыш арқылы іске қосыңыз. Тізбектің кірісіне генератордан синусойдалды кернеу келеді. Моделдеу үрдісін 1 сек. (моделдеу уақыты терезенің астыңғы бөлігінде орналасады)кейін өшіргіш арқылы тоқтатыңыз.

7. Осциллограф көрінісін тышқанмен екі рет шертіңіз және де EXPEND кнопкасын шерту арқылы көріністі үлкейтіңіз (егерде беттік көрінісі кіші болса).

8. Time base орнату ұзақтығын орнату есептегішінің кнопкасын шерте отырып сезімталдық мәнін 2.00 ms/Div деп орнатыңыз.

9. Channel A және Channel B сезімталдықты орнату есептегіштерінің кнопкаларын шерту арқылы сезімталдық мәнін 10 B/Div және 1 B/Div деп орнатыңыз.

10. Осциллограф экранында синусойдалар арасындағы фазалар айырмасын өлшеңіз. Ол үшін, 3 суретте көрсетілгендей, қызыл (1) және көк (2) визирлер орнатыңыз.

3 сурет.

а. Т1 – Т2 = көрсеткіштерін алыңыз.

б. Градта мына формуламен фазалар айырмасын анықтаңыз

, (1)

мұнда =0,01 с; f – генератор жиілігі.

11. Өлшеу нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз. Осциллграф терезесін жабыңыз.

Амплитудалы-жиіліктік спаттамаларын алу

12. Осциллограф көрінісін жауып Боде – Плоттер көрінісін, оның пиктограммасына екі шерту арқылы, ашыңыз. Боде – Плоттерді АЖС құру режиміне аустырыңыз, Magnitude кнопкасы батып тұру керек.

13. Боде – Плоттерді 4 суретке сәйкес бағыттаңыз.

4 сурет.

АЖС –ны схемалы түрде көрсетіңіз.

Фазо – жиіліктік сипаттаманы алу

14. Phase кнопкасын басу арқылы Боде – Плоттер режимін ФЖС құру режиміне ауыстырыңыз. Боде – Плоттерді 5 суретке сәйкес бағыттаңыз.

5 сурет.

15. Көрсеткіштерді 100 Гц шамасында жазып алыңыз. Стрелкалар көмегімен Боде – Плоттер панеліндегі визирлік линияларды экранда жылжытыңыз және көрші терезелерден, сигналдың жиілігіне сәйкес тізбектегі тоқ пен кернеудің арасындағы фазалардың жылжу мәнін бақылаңыз. Боде – Плоттерде алынған мәндермен осциллографтан алынған мәндерді және (1) бойынша есептің мәндерін салыстырыңыз. ФЖС – ны схемалы түрде Есеп беруде салыңыз.

Эксперименттік түрде резонанстық жиілікті f _Р анықтаңыз

16. ФЖС бойынша резонанстық жиіліктің f _Р мәнін анықтаңыз (фазалар жылжуы нолге тең). Жиілік пен фаза мәндерін өлшегіш панелінің астыңғы оң жағындағы терезелерден қараңыз. Боде – Плоттер терезесін жабыңыз.

17. Кернеу генераторының параметрлерін беру үшін диалгтық терезесін ашыңыз. Клавиатура көмегімен резонанстық жиілік мәнін енгізіңіз. Моделдеу үрдісін іске қосыңыз. Моделдеу үрдісін 1 сек. кейін тоқтатыңыз.

18. Мына көрсеткіштердің мәнін алыңыз: тізбектегі тоқтың және тізбек элементтері арқылы. Өлшеулер нәтежиелерін Есеп беруге енгізіңіз. LC контурына тармақталатын, генератордың жиілігін ауыстыра отырып, тоқтың минималды мәніне қол жеткізіңіз. Резонанс кезінде контурға тармақталатын тоқ 0 тең болу керек. Жиіліктің алынған мәнін Есеп беруге енгізіңіз.

19. Осциллограф көрінісін шертіп, айналдыру жолын пайдалана отырып, параллелді контурдағы сигналдардың осцилограммаларын резонанс жиілігінде қараңыз. Алынған резонанс жиілігіндегі параллелді контурдағы сигналдардың осциллограммаларын мұғалімге көрсетіңіз.

Параллелді контурда сигналдардың осциллограммаларын f=300 Гц кезінде алыңыз. Алынған осциллограмманы Есеп беруде салыңыз.

ІІ. Өзіндік жұмыс.

№1 тапсырма. 6 суретте көрсетілген схема үшін экспериментті жолмен:

6 сурет.

1. Амплитудалы-жиіліктік және фаза-жиіліктік сипаттамаларын алу.

2. Резонансты жиілікті анықтау.

3. резонанс жиілігінде параллелді контурда сигналдардың осциллограммаларын алу және Есеп беруге тізбектегі тоқтардың мәнін және тізбектегі элементтер арқылы.

Бастапқы мәліметтер:

- Айнымалы кернеу генераторының параметрлері:

Кернеудің ағымдағы (тиімді) мәні -10 В.

Вариант
R, ом
C,		0.5	0.4
L, H	0.5

№2 тапсырма. 7 суретте көрсетілген схема үшін эксперимент жолымен жиіліктердің мәнін анықтау: екі контур үшін тоқтар резонансын және контурлар арасындағы кернеулер резонансын.

7 сурет.

Бастапқы мәліметтер:

Вариант
R₁, ом
R₂, ом
C₁,		0.5	0.5
C₂,
L₁, H	0.5
L₂, H

Ескерту: ақпаратты алу ыңғайлы болу үшін өлшегіш құрылғыларың параметрлерін бағыттау кнопкаларын пайдаланыңыз.

Жұмыстың нәтежиелерін мұғалімге көрсетіңіз.

6. Зертханалық жұмыс

Үш фазалы тізбектерді моделдеу

Мақсаты:

САПР элементі Electronics Workbench – ті пайдаланып үш фазалы тізбектерді зерттеуде тәжірибе алу.

Оқу нәтижесінде:

Сабақты бітіргеннен соң пайдаланушы білу керек:

· САПР EW элементін пайдалана отырып үш фазалы тізбектерінің қарапайым моделдеу схемаларын жасай және редакциялай білу;

· Желілік және фазалық кернеулерді өлшей білу;

· Үш фазалы тізбектегі тоқ пен кернеулер, генератор мен жүктемелердің фазалары әр түрлі жалғанғандағы, араларындағы амплитудалы – фазалық қатынастарын зерттей білу;

· Үш фазалы тізбектернде қуатты өлшей білу.

Пайдаланылатын бағдарламалар:

Electronics Workbench – 5.0

Оқу жоспары:

І. Оқытушы басқаруымен жұмыс істеу. «Жұлдыз - жұлдыз» жалғауын зерттеу.

ІІ. Өзіндік