Использование программного пакета MicroCAP.

Для выполнения схемы в пакете Micro-Cap надо ввести компоненты и сделать соответствующие соединения между ними. Компоненты можно брать с инструментальной панели или из специального окна, включить которое командой меню Options – Component Palettes, в любом случае все компоненты можно найти также и в меню. Так, например, компоненты резистор, индуктивность, емкость, диод и стабилитрон находятся в пункте меню Component-Analog Primitives – Passive Components. А транзисторы и операционные усилители – Component - Analog Primitives – Active Devices. Разнообразные источники находятся в Component-Analog Primitives – Waveform Sources. Требуемый импульсный источник напряжения может быть найден в пункте меню Component-Analog Primitives – Waveform Sources - Pulse Sources. В открывшемся диалоговом окне необходимо заполнить следующие поля: PART= (имя компонента), MODEL= (выбрать модель источника из имеющихся в окне, если таковых нет нажмите на кнопку Models). Параметры источника задаются в странице Text в соответствующей строке. Для моделей источников IMPULSE и PULSE вводятся следующие параметры: VZERO – напряжение «нуля», VONE – напряжение «единицы», P1 – время начала фронта, P2 – время окончания фронта, P3 – время начала среза, P4 – время окончания среза, P5 – период.

Cинусоидальный источник напряжения может быть найден в пункте меню Component-Analog Primitives – Waveform Sources - Sine Sources. В открывшемся диалоговом окне необходимо заполнить поле PART= (имя компонента). Параметры источника задаются в странице Text в соответствующей строке. Для модели источника SINE вводятся следующие параметры: F – частота сигнала, A – амплитуда сигнала.

Компонент источник напряжения с функциональной зависимостью может быть найден в пункте меню Component-Analog Primitives – Function Sources – NFV. В открывшемся диалоговом окне необходимо заполнить следующие поля: PART= (имя компонента), VALUE= (выражение). Математические модели для разной формы сигналов смотреть в п. 3.2. Обязательным элементом схемы является компонент «земля», который может быть найден в пункте меню Component - Analog Primitives – Connectors – Ground.

Соединения между элементами в схеме вводятся с помощью инструмента Wire Mode, который может быть включен через меню Options – Mode. Отредактировать компоненты можно с помощью Select Mode, находящегося в пункте меню Options – Mode.

Для диодов, транзисторов, источников питания и некоторых других компонентов необходимо заполнить поле MODEL – (выбрать модель источника из имеющихся в окне, если таковых нет, нажать на кнопку Models).

Для отображения номеров узлов следует включить режим Node Numbers, который может быть найден в пункте меню Options – View. Для проведения анализа необходимо выбрать пункт меню Analysis – Transient. В открывшемся диалоговом окне необходимо заполнить следующие поля: Time Range – время анализа, Maximum Time Step – максимальный шаг по времени (если стоит значение 0, то программа выбирает его сама, но не всегда удачно, поэтому его значение необходимо подбирать: при очень маленьких значениях этого параметра время, затрачиваемое компьютером на анализ существенно возрастает). В поле Auto Scale Range поставить галочку - программа будет автоматически выбирать масштаб координатных осей, в поле Р строки поставить цифру, соответствующую номеру графика, на котором будет построена функция, в поле Х Expression поставить условное обозначение независимой переменной (Т – время, F – частота), в поле Y Expression поставить интересующую функцию, например, v(1) – напряжение в узле 1 по отношению к «земле», v(2,3) – напряжение между узлами 2 и 3, I(R1) – ток через элемент R1). Далее необходимо запустить анализ, нажав кнопку Run.

3. 2. Выполнение лабораторной работы.

Собрать схемы с источником напряжения с функциональной зависимостью и, в зависимости от задания, синусоидальным или импульсным источником напряжения, работающими на нагрузку 1 – 5 кОм.

Исследовать гармонический состав:

1. прямоугольного колебания (меандра): e(t) = 4 * E*(cos (w₁t) – 1/3 cos (3w₁t) + 1/5 сos (5w₁t) –1/7 cos (7w₁t) + …) / p или e(t) = 4 * E*(sin (w₁t) – 1/3 sin (3w₁t) + 1/5 sin(5w₁t) –1/7 sin (7w₁t) + …) / p;

2. пилообразного колебания: e(t) = 2* E*(sin (w₁t) – 1/2 sin (2w₁t) + 1/3 sin (3w₁t) –1/4 sin (4w₁t) + …) / p;

3. последовательности униполярных треугольных импульсов: e(t) = E*(p/2 – 4/p *(cos (w₁t) + 1/3² cos (3w₁t) + 1/5² cos (5w₁t) + …)) / p;

4. последовательности униполярных прямоугольных импульсов: e(t) = E *(t_и/T + 2/p * S1/n sin(nw₁t_и/2) *cos (nw₁t)).

Используя источник напряжения с функциональной зависимостью и разложение в ряд Фурье, а также импульсный и синусоидальный источники напряжения для формирования опорных сигналов, с которыми необходимо сравнивать восстановленные сигналы. Меняя количество членов ряда разложения, добейтесь, чтобы погрешность восстановления сигнала по гармоникам не превышала заданную преподавателем.