БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ  И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ 

 Кафедра РЭС 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Отчёт

 по лабораторной работе

 «Моделирование  функциональных схем»

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 Выполнил: ст. гр.  
 

 Проверил:  
 
 
 
 
 
 
 

 Минск 2009

 1. Цель и задачи  работы

1.1. Изучить методы создания линейных измерительных преобразователей.

1.2. Получить практические навыки реализации масштабных преобразователей.

 2 Теоретические сведения  и схемы для  моделирования

 

    2.1 Схемы моделирования 

    

 

    2.1 Схема резистивного делителя: 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Рисунок 2.1 - Схема резистивного делителя. 

    2.2 Схема емкостного делителя:

    

    Рисунок 2.2 - Схема емкостного делителя. 

    2.3 Схема усилителя напряжения:

    

    Рисунок 2.3 - Схема усилителя напряжения.

 2.2 Теоретические сведения

 

 Масштабные  преобразователи используются для получения выходного сигнала, информативный параметр которого пропорционален однородному информативному параметру входного сигнала. Причем Кмп (коэффициент масштабного преобразования) может быть и больше и меньше 1. Так, например, коэффициент преобразования масштабных преобразователей на резисторах находится в диапазоне от 1 до 0, а у усилителей в интегральном исполнении достигает 10⁶.

    Величинами, наиболее удобными для масштабного  линейного преобразования, являются электрическое напряжение и ток, частота, давление газа, механическая сила, механический момент, число оборотов, перемещение и др.

      Наиболее  распространёнными являются следующие  виды масштабных преобразователей.

1. Резистивный делитель постоянного напряжения

 

 
 

       K=R₂/(R₁+R₂) при R_i=0 и  R_н=¥ 
 
 
 
 

2. Емкостный делитель переменного  напряжения

 

 
 

      K=C₁/(C₁+C₂) при R_i=0 и  R_н=¥ 
 
 
 
 

3. Индуктивный  делитель переменного  напряжения

 

 
 
 

            K=w₂/(w₁+w₂) при C_н=0  
 
 
 
 

4. Измерительный трансформатор переменного  напряжения

 
 

 

 

      K=w₂/w₁ при R_н=¥ 
 
 
 
 
 

5. Измерительный усилитель напряжения

 
 

 

 

       K= U_вых/E_x  = (R₁+R₂) / R₁ при К_у ® ¥ 
 
 

6. Резистивный делитель постоянного  тока

 

 

 
 

      K= I₂ / I₁  = R₂ / (R₁ + R₂ + R_н)  
 
 

7. Емкостный делитель переменного  тока

 

 

 

      K= I₂ / I₁  = j(1/wC₂)/[ j(1/wC₁) + j(1/wC₂) + R_н] 
 
 
 

8. Измерительный трансформатор переменного тока

 

 

 

      K= I₂ / I₁ = w₁/w₂ при R_н=0 
 
 

9. Измерительный усилитель тока

 
 

 

 

      K= I₂ / I₁ = (R₁+R₂) / R₂ при К_у ® ¥ 
 
 
 

10. Делитель  частоты импульсов

 
      

 

      K= f₂ / f₁ =1/K_д 
 

 11. Умножитель частоты  импульсов 

 

K= f₂ / f₁ = K_д

     3. Практическая часть

 

     3.1. Исследование резистивного делителя. 

     Для исследования резистивного делителя в  программе Electronics Workbench была смоделирована следующая схема:

                                        Где изначально Ri=1 Ом, R1=1 кОм,

                                  R2=1 кОм, Rн=1 Мом, Uвх=12 В.

        Для исследования схемы последовательно

     изменялись параметры Ri, R1,R2, Rн.

        Ниже приведена таблица, по которой

        проводилось исследование и графики, соот-

       ветствующие полученным зависимостям.                                                                                  
 
 

Рис. 3.1. Схема  резистивного делителя. 

Таблица 3.1 - Изменяемые параметры схемы. 

 

Рис.3.2. Зависимость  выходного напряжения от сопротивления  источника. 

Рис.3.3. Зависимость  выходного напряжения от сопротивления нагрузки. 
 

R1, кОм 

Рис.3.4. Зависимость  выходного напряжения от сопротивления  R1. 
 

 R2, кОм

Рис.3.5. Зависимость выходного напряжения от сопротивления R2. 
 
 
 
 
 

     3.2. Исследование емкостного делителя. 

     Для исследования емкостного делителя в  программе Electronics Workbench была смоделирована следующая схема: 

 

 Где изначально Ri=1 Ом, С1=1 мкФ,

 C2=1 мкФ, Rн=100 кОм, Uвх=120 В.

    Для исследования схемы последовательно

   изменялись параметры С1 и С2.

    Ниже приведена таблица, по которой

  проводилось исследование и графики, соот-

 ветствующие полученным зависимостям.                                                                                  
 

Рис. 3.6. Схема  емкостного делителя. 

Таблица 3.2 - Зависимость выходного напряжения от ёмкости С1. 

 
 

Рис.3.7. График зависимости выходного напряжения от ёмкости С1. 

Таблица 3.3 - Зависимость выходного напряжения от ёмкости С1.

 

Рис.3.8. График зависимости  выходного напряжения от ёмкости  С2. 

     3.3. Исследование усилителя напряжения. 

     Для исследования измерительного усилителя напряжения в программе Electronics Workbench была смоделирована следующая схема:

                                        Где изначально R1=1 кОм,

                                  R2=2 кОм, , Uвх=1 В.

 

        Для исследования схемы последовательно 

     изменялись параметры R1 и R2.

        Ниже приведена таблица, по  которой 

        проводилось исследование и графики, соот-

       ветствующие полученным зависимостям.                                                                                  

Рис. 3.9. Схема измерительного усилителя напряжения. 

Таблица 3.4 - Изменяемые параметры схемы.

 

Рис.3.10. Зависимость  выходного напряжения от сопротивления  R1.

Рис.3.11. Зависимость  выходного напряжения от сопротивления  R2.

     4. Выводы.

 

     В ходе выполнения работы были изучены  такие масштабные преобразователи, как резистивный делитель напряжения, емкостной делитель напряжения и измерительный усилитель напряжения.

     Как показали исследования, коэффициент  преобразования резистивного делителя напряжения не превышает 1 и увеличивается с повышением отношения сопротивления выходной цепи к сопротивлению входной цепи.

     Коэффициент преобразования емкостного делителя напряжения также не превышает 1 и увеличивается  с повышением отношения ёмкости  входной цепи к ёмкости выходной цепи.