Лаб.раб.№02.doc (Лабораторная работа №2)

This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.МГТУим. Н.Э.Баумана.Кафедра ЭВМ и С.Аристов Б.К.Черников А.С.Анализ цепей переменного тока.Методические указанияк лабораторной работе по курсу «Микроэлектроника и схемотехника"для студентов специальности 22.02 "Автоматизированныесистемы обработки информации и управления".Лабораторная работа №2Анализ цепей переменного тока.МОСКВА 2000This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.-1- 0 -Оглавление1. Теоретическая часть................................. ................................ ................................

.......................... - 2 1.1. Введение. ................................ ................................ ................................ ................................ ........... - 2 1.2. Среднее значение................................. ................................ ................................ ............................. - 2 1.3. Среднеквадратичное значение................................. ................................ ................................ ...... - 2 1.4. Соотношения между переменным током и переменным напряжением.

Векторныедиаграммы. ................................ ................................ ................................ ................................ .............. - 3 1.5. Полное сопротивление. Треугольник сопротивлений. ................................ ............................... - 5 2. Пример вывода формул аналитических значений АЧХ и ФЧХ и построения их графиков.

..- 6 3. Задание для выполнения лабораторной работы. ................................ ................................ ........... - 8 4. Контрольные вопросы.-9Таблица 1 ................................ ................................ ................................

................................ ............... - 10 Таблица 2. ................................ ................................ ................................ ................................ .............. - 11 Приложение 1. ................................ ................................ ................................ ................................ ....... - 13 П1.1. Средства вычислений в MATCAD. ................................ ................................ .......................... - 13 П1.1.1. Описание языка MATCAD.

................................ ................................ ................................ .... - 13 П1.1.1.2. Константы и числа................................. ................................ ................................ ............... - 14 П1.1.1.3. Переменные................................. ................................ ................................ ........................... - 14 П1.1.1.4. Операторы и операнды. ................................ ................................ ................................ .......

- 14 П1.1.1.5. Оператор присваивания................................. ................................ ................................ ...... - 14 П1.1.1.6. Размерные переменные. ................................ ................................ ................................ ....... - 15 П1.1.1.7.

Функции. ................................ ................................ ................................ ................................ - 16 П1.2.Текстовый редактор MATCAD. ................................ ................................ ................................ .- 16 П1.3. Формульный редактор MATCAD................................. ................................ ............................ - 16 П1.4.

Построение графиков. ................................ ................................ ................................ ................ - 16 П1.5. Символьные вычисления. ................................ ................................ ................................ ......... - 17 П1.6. Решение систем нелинейных уравнений. ................................ ................................ ................ - 17 Приложение 2. ................................ ................................ ................................ ................................ .......

- 18 П2.1. Функциональный генератор. ................................ ................................ ................................ .... - 18 П2.3. Измеритель АЧХ и ФЧХ. ................................ ................................ ................................ ........... - 21 Приложение 3. ................................ ................................ ................................

................................ ....... - 24 Список литературы. ................................ ................................ ................................ ............................. - 25 -This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.-2-Лабораторная работа №2.Цель работы - освоить методы расчета и анализа цепей переменного тока.Продолжительность работы – 8 академических часов.1.

Теоретическая часть.1.1. Введение.Напряжения и токи, значения которых изменяются во времени, называются переменными.Если закон изменения синусоидальный (гармонический), томгновенные значения тока инапряжения в цепи можно записать:i (t ) = I max * sin(ω * t ± ф)u (t ) = U max * sin(ω * t ± ф)где : I max - амплитуда тока,U max - амплитуда напряжения,ω - угловая частота ( ω = 2π f ),i (t ) - мгновенное значение тока, изменяющегося во времени,u ( y ) - мгновенное значение напряжения, изменяющегося во времени,Период сигнала Т (смотри рис. 1)есть время одного полного цикла, и измеряется в секундах:1(1.1.1)T=fили:2 *π(1.1.2)T=ω1.2.

Среднее значение.Среднее значение синусоидального сигнала равно площади фигуры, ограниченнойграфиком сигнала и осью а бсцисс, деленной на величину периода T или на 2 * π радиан.Разность между верхним и нижним пределами интегрирования равна Т , т.к. у синусоидальногоT1сигнала положительный и отрицательный полупериоды равны, I ср = ∫ idt = 0 .T o1.3. Среднеквадратичное значение.This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.-3Среднеквадратическое значение периодического сигнала равно значению постоянного тока,выделяющего на резисторе такую же мощность на одном и том же резисторе .

В общем видеможно записать:TI срк =1 2∫ i dt =T 012π2π∫i2d (ωt )(1.3.1)0Для сигнала синусоидальной формы:II срк = 0.707 I max = max(1.3.2)2UU срк = 0.707U max = max(1.3.3)2Далее будем обозначать среднеквадратические значения токов и напряжений I и U. Надоотметить, что вольтметры и амперметры как виртуальны е в EWB так и реальные измеряютсреднеквадратичные значения.1.4.

Соотношения между переменным током и переменным напряжением. Векторныедиаграммы.Активное сопротивление.Соединим источник синусоидального напряжения u = U max * sin(ω * t ) с резистором R, какпоказано на рис.2.Исходя из закона Ома, можно записать:u Ui = = max * sin(ω * t ) = I max * sin(ω * t )RRUгде I max = maxRЗависимость падения напряжения на резисторерезистор во времени показана на рис.3.(1.4.1)R и тока, протекающего через данныйПадение напряжение на резисторе R и протекающий через него ток можно представить ввиде векторов, вращающихся с частотой ω (см. рис. 4).This document is created with trial version of Document2PDF Pilot 2.4.67.-4Схема, содержащая только резистивные элементы, представляет собой действительнуювеличину:U(1.4.2)Z= =RIЕмкостное сопротивление.Подсоединим конденсатор С к источнику напряжения u = U max * sin(ω * t ) как показано нарис.

5.Мгновенное значение тока, протекающего через конденсатор равно:Cdu c CΔ u c=(1.4.3)ic =ΔtdtМгновенное значение напряжения на конденсаторе равно:1(1.4.4)u c = ∫ ic dtCДля цепей постоянного тока в установившемся режиме конденсатор можно удалить изсхемы.В соответствии с вышеуказанными формулами можно записать:(1.4.5)i = C *U max * cos(ω * t ) = I max * sin(ω * t + 90  )где I max = ω * C *U max , а cos(ω * t ) = sin(ω * t + 90 )Временные диаграммы зависимостей тока, протекающего через конденсатор С и падениянапряжения на нем представлены на рис. 6.Падение напряжение на конденсаторе С и протекающий через него ток можно представитьв виде векторов, вращающихся с частотой ω (см. рис.