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 *(tи/T + 2/p * S1/n sin(nw1tи/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.