Файл: Сигналов цель работы освоить работу на персональном компьютере с программным обеспечением Electronics Workbench.pdf

3 Программа Electronics Workbench 5.12.
Порядок выполнения работы
1 Ответить на вопросы программированного допуска.
2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ!
Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.
3
Включить персональный компьютер. Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.
4 Открыть программу Electronics Workbench 5.12, согласно каталогу
D:\Work\EWB512\WEWB32.exe.
Получить изображение стандартного окна программы.
5 Собрать схему электрическую функциональную исследования процесса дискретизации (рисунок 7.1), для этого:
5.1 Поместить радиокомпоненты на белый лист рабочего поля.
Нажимать левую клавишу манипулятора мышь на изображения радиокомпонент панели инструментов. Перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпускать левую клавишу манипулятора мышь в нужном месте белого листа рабочего поля.
5.2 Соединить радиокомпоненты согласно схеме. Для их соединения необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения. Появляющаяся линия - подтверждение правильности соединения.
5.3 Установить значения радиокомпонентов R1=10 кОм,
R2=0,5 кОм, R3=100 кОм, R4=100 кОм , R5=10 кОм , R6=100 кОм ,
C1=400 нФ; генератора гармонических колебаний V1: амплитуда напряжения (Voltage) – 1B, частота (frequency) – 100 Hz, начальная фаза
(Phase) – 0; генератора прямоугольных импульсов V2: частота
(frequency) – 5 кГц; длительность импульсов (Duty cycle) – 50%; амплитуда напряжения (Voltage) – N ,где N соответствует номеру рабочего места.

Ри сунок
7
.1
–
С
хема э
лек три чес кая ф
ункци он аль на я иссле дов ани я проц ес са диск ретиз аци и

6 Наблюдать временные диаграммы процесса дискретизации в контрольных точках схемы в разных режимах работы, для этого:
6.1 Нажать левой клавишей манипулятора мышь на изображение меню Circuit, а затем на указатель функции «параметры схемы»
Schematic Options. Установить параметр электрической схемы, показывающий номер электрического соединения (контрольной точки).
Для этого нажать левой клавишей манипулятора мышь на пустом квадратике напротив надписи Show nodes.
Примечание: персональный компьютер устанавливает контрольные точки на схеме в случайном порядке, поэтому для каждого рабочего места нумерация точек на схеме может быть различной.
6.2 Подключить осциллограф к контрольной точке А, согласно рисунка 7.2:
Рисунок 7.2 – Подключение осциллографа
6.3 Получить на экране осциллографа временную диаграмму входного сигнала. Включить режим анализа схемы, щёлкнув манипулятором мышь на изображение Ι переключателя
, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.
6.4 Щёлкнуть изображение Expand осциллографа. Наблюдать временную диаграмму сигнала на расширенном экране.

6.5 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллогрфа переключателем «Время на деление» (Time base) – время, соответствующее наблюдению одного или двух периодов сигнала; переключателем «Вольт на деление» (V/div) размах, удобный для наблюдения. Зарисовать временную диаграмму в отчет.
6.6 Измерить период сигнала. Для измерения установить красную визирную линию

1 на начало периода, а синюю визирную линию 2 на конец периода. Записать значение периода T = T2 - T1 в отчет.
Рассчитать частоту сигнала.
6.7 Измерить размах сигнала. Для измерения необходимо переместить красную визирную линию 1 на минимальное мгновенное значение, а синюю линию 2 на максимальное мгновенное значение сигнала. Значение размаха считать в окне VA2 – VA1. Данные записать в отчет.
7 Проделать п.п. 6.2 – 6.7 для контрольных точек B, C, и D
(рисунок 7.2).
Примечание: временные диаграммы наблюдать и зарисовывать в отчет в одинаковом масштабе, для этого нужно не изменять положение переключателя «Время на деление» (Time base).
8 Исследовать изменение спектра непрерывного сигнала в процессе дискретизации, для этого:
8.1 Нажать левой клавишей манипулятора мышь сначала изображение 0 , а затем I переключателя
, расположенного в правом верхнем углу панели инструментов. Подождать несколько секунд. Отключить формирование сигнала, нажав левой клавишей манипулятора мышь на изображение 0 в правом верхнем углу окна.
8.2 Нажать левой клавишей манипулятора мышь функцию Analysis
вверху окна, а затем анализ спектра Fourier в раскрывшейся таблице.
8.3 Задать параметры анализа спектра: Output node – номер входной контрольной точки А (см. п.6.1), в которой исследуется спектр;
Fundamental frequency – частота исследуемого сигнала (100 Гц);
Number harmonics – количество гармоник – 240; Vertical scale – масштаб по вертикали – линейный (linear).
8.4
Нажать функцию Simulate и подождать появления спектральных диаграмм амплитуд. Установить развёрнутый вид появившегося маленького окна, нажав левой клавишей манипулятора мышь функцию (развернуть) в правом верхнем углу окна.

8.5 Нажать левой клавишей манипулятора мышь функцию Toggle
Cursors в правом верхнем углу окна. Зарисовать спектральные диаграммы в отчет. Измерить амплитуды спектральных составляющих с помощью визирных линий и таблицы. Визирную линию перемещать за чёрный треугольник вверху. Записывать значение х1 – частоты, у1– амплитуды спектральной составляющей из таблицы Magnitude,V в отчёт.
8.6 Зарисовать спектральные диаграммы в отчет, указав значения всех спектральных составляющих.
9 Получить спектральные диаграммы в контрольных точках B, C, и
D (рисунок 7.2), проделав п.п. 8.3 – 8.6. Сделать выводы.
10 Показать результаты выполнения работы преподавателю.
11 Выключить оборудование.
12 Составить отчёт по работе.
Содержание отчета
1 Наименование и цель работы.
2 Наименование аппаратного и программного обеспечения.
3 Схема электрическая функциональная исследования процесса дискретизации.
3 Результаты измерений, расчетов, наблюдений по п.п. 6 – 9.
4 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).
5 Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1 Каков состав спектра сигнала на входе дискретизатора?
2 Как формируется дискретизированный сигнал?
3 Поясните временную диаграмму дискретизированного сигнала.
4 Поясните, состав спектра дискретизированного сигнала.
5 Поясните, чем отличается спектр дискретизированного сигнала от спектра ППИ.
6. Каким устройством (прибором) может ограничиваться спектр информационного сигнала для дискретизации?
7. Как определялся шаг и цикл дискретизации при выполнении данной лабораторной работы?
8 Как определить частоту дискретизации при передаче телефонного сигнала?
9 Что такое неравномерное квантование?

10 В каких цифровых устройствах осуществляется преобразование непрерывного (аналогового) сигнала в кодовые комбинации?
11 Возможна ли дискретизация непрерывного сигнала конечной длительности?
Литература
1 Шинаков Ю. C., Колодяжный Ю. М. Теория передачи сигналов электросвязи – М. : Радио и связь, 1989. – 288 с.
2 Панфилов И. П., Дырда В. Е. Теория электрической связи – М. :
Радио и связь, 1991. – 344 с.
Краткие теоретические сведения
Дискретизация
– представление непрерывного сигнала эквивалентной ему по информационному содержанию последовательностью дискретных отсчетов (выборок).
Эта процедура осуществляется на основе теоремы Котельникова: непрерывный сигнал, с ограниченным высшей частотой max
F
спектром, может быть представлен последовательностью импульсных отсчетов, величина которых равна или пропорциональна мгновенным значениям сигнала в соответствующие моменты времени, причем частота дискретизации должна удовлетворять требованию: max
2F
f
д

Совокупность полученных дискретных отсчетов представляет собой АИМ (амплитудно-импульсно модулированный) сигнал.
Для формирования отсчетов можно использовать электронный ключ, который через интервал
t

замыкается на короткое время.

4
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЫ
Цель работы: Исследовать зависимость формы выходного напряжения умножителя частоты от угла отсечки; научиться рассчитывать угол отсечки выходного напряжения умножителя частоты по временной диаграмме; исследовать спектры сигналов на входе и выходе умножителя частоты; исследовать зависимость спектра выходного напряжения умножителя частоты от угла отсечки.
Домашнее задание
1 Изучить по

1

методы умножения частоты.
2 Изучить зависимости коэффициента Берга




и функции
Берга




по

2

от угла отсечки.
3 Рассчитайте коэффициенты Берга, если амплитуда напряжения на входе транзистора равна U
m
= 0,4 В, напряжение смещения U
0
= 0,1∙Х В, напряжение отпирания транзистора U
н
= 0,25 В, если
Х равен номеру записи студента в учебном журнале.
4 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.
5 Подготовить бланк отчета.
Вопросы для самопроверки
1 В чем заключается принцип действия умножителя частоты?
2 Что такое угол отсечки? Как его измерить по временной диаграмме?
3 Что такое коэффициенты Берга?
4 Как зависят коэффициенты Берга от угла отсечки?
5 Возможно ли умножение частоты, если

= 180

6 Приведите схему резонансного умножителя частоты на транзисторе и поясните его принцип работы. Укажите частоты настройки входного и выходного контуров.
7 Почему с увеличением коэффициента умножения амплитуда n- ой гармоники тока уменьшается?
8 Как получить большой коэффициент умножения?

5 9 Как определить оптимальный угол отсечки?
Аппаратное и программное обеспечение
1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).
2 Графический манипулятор мышь.
3 Программа Electronics Workbench 5.12.
Порядок выполнения работы
1 Ответить на вопросы программированного допуска.
2 Получить инструктаж по технике безопасности.
ВНИМАНИЕ!
Аккуратно
обращайтесь
с
персональным компьютером и его периферийными
устройствами.
Соблюдайте
требования
эргономики.
Проверьте наличие заземления устройств.
3 Включить персональный компьютер, для этого:
3.1 Включить рабочую станцию компьютерной сети с помощью сетевого переключателя POWER на системном блоке.
3.2 Наблюдать выход компьютера в операционную среду
Windows.
3.3 Открыть программу Electronics Workbench 5.12, согласно каталогу
D:\Work\EWB512\WEWB32.exe.
Получить изображение стандартного окна программы.
4 Собрать схему электрическую функциональную исследуемого умножителя частоты (рисунок 1.) для этого:
4.1 Поместить радиокомпоненты схемы на белый лист рабочего поля. Для размещения их нажимать левую клавишу манипулятора мышь на изображения радиокомпонентов панели инструментов. Перемещать манипулятор мышь по коврику.
Отпускать левую клавишу манипулятора мышь в нужном месте белого листа рабочего поля.

6
Рисунок 1- Схема электрическая функциональная исследуемой нелинейной цепи умножителя частоты.
4.2 Соединить радиокомпоненты согласно этой схеме. Для соединения их необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения в момент появления стрелки. Удерживая клавишу, перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения.
Появляющаяся линия
- подтверждение правильности соединения.
4.3 Установить значения резисторов R1 – 10 кОм, R2 – 10 кОм,
R3 – 250 кОм,
Е1 – 3 В, значение частоты Х кГц , где Х – номер записи студента в учебном журнале, начальная фаза – 0 град., Е2 – 5 В.
5 Освоить методику расчета угла отсечки с использованием временной диаграммы, для этого:
5.1 Установить значение потенциометру R3 – 75%. Нажать левой клавишей манипулятора мышь сначала изображение 0, а затем I переключателя Start Simulation расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

7 5.2 Щёлкнуть два раза на изображение осциллографа, наблюдать временные диаграммы входного и выходного сигналов на экране осциллографа.
5.3 Щёлкнуть на изображение Expand лицевой панели осциллографа.
Наблюдать временные диаграммы на расширенном экране. Нажать манипулятором мышь надпись
Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временной диаграммы.
Примечание: входной сигнал – гармоническое колебание;
выходной сигнал – с отсечкой.
6.5.4 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллографа переключателем «Время на деление»
(Time base) - время, соответствующее наблюдению двух или трех периодов колебания.
5.5 Установить переключателем «Вольт на деление» (U/div) - масштаб по оси амплитуд равный 5 U/div.
5.6 Разместить временную диаграмму входного сигнала над временной диаграммой выходного используя регулятор Y
position(положение по оси Y). Зарисовать временные диаграммы сигналов в отчёт.
5.7 Измерить период входного и выходного сигналов. Для этого установить красную визирную линию на начало периода сигнала, нажав клавишу манипулятора мышь на треугольнике 1.
Установить синюю визирную линию на конец периода сигнала.
Значение периода определить в окне Т2-Т1. Записать значение периода в отчёт.
5.8 Измерить размах входного и выходного сигналов.Для этого установить курсор манипулятора мышь на красном треугольнике 1 и, нажав клавишу манипулятора, перемещать визирную линию на минимальное значение амплитуды сигнала.
Записать минимальное значение амплитуды входного сигнала
VВ1 и выходного сигнала VA1 в отчёт.
5.9 Измерить максимальное значение сигналов, используя методику п.5.8 для синей визирной линии 2. Записать максимальное значение амплитуды входного сигнала VВ2 и
выходного сигнала VA2 в отчёт.
Измерить размах входного сигнала VA2-VA1 и выходного сигнала VВ2-VВ1. Данные занести в отчёт.