Учебное пособие: Система моделювання Electronics Workbench

а)б) в) г)

Мал.3.1. Джерела постійного струму.

Мал.3.2. Вікно задання ЕРС джерелу живлення.

Ідеальний (із внутрішнім опір Ri = 0) джерело постійної напруги +5 В (мал. 3.1, а) призначений, в основному, для логічних схем. На мал. 3.1. показане ідеальне джерело постійної напруги. ЕРС задається в діалоговому вікні на мал.3.2 .

Значення параметрів джерела напруги, які характеризуються ЕРС (Pull-Up Voltage) і внутрішнім опором (Resistance) (мал. 3.1, в), установлюються допомогою діалогового вікна (див. мал. 3.3).

Мал.3.3. Вікно установки параметрів джерела живлення.

Установка струму ідеального джерела струму (мал. 3.1, г) виробляється аналогічно установці ЭРС.Джерела змінного струму в програмі EWB підрозділяються на джерела не модульованих (мал. 3.4) і модульованих (мал. 3.8) сигналів.Для ідеального генератора змінної напруги (мал. 3.4, а) напруга (Voltage), частота (Frequency) і початкова фаза (Phase) синусоїдального сигналу задаються у вікні на мал. 3.5.

а)б)в)

Мал.3.3. Джерела змінного струму.

Мал.3.5. Вікно установки параметрів джерела синусоїдальної напруги.

Мал.3.6. Вікно установки параметрів джерела імпульсної напруги прямокутної форми.

Установка струму, частоти і початкової фази ідеального генератора змінного струму (мал. 3.4, б) здійснюється аналогічно джерелу синусоїдальної напруги.

Ідеальний генератор імпульсної напруги (мал. 3.4, в) є джерелом полярних імпульсів із задаються амплітудою, частотою проходження і коефіцієнтом заповнення (Duty Cycle), (вікно на мал. 3.6).

При зазначеному на мал. 3.6 значенні коефіцієнта заповнення 50% (тривалість імпульсу дорівнює половині періоду) періодична імпульсна послідовність називається меандром. Такий сигнал може бути представлений у виді суми гармонійних складових (простих синусоїд) шляхом розкладання в ряд Фур'є [35]:

U(x) = U_m /2 + (2U_m /7п)[cos(2п) - 0,333 cos(6 п F) + 0,2cos(10 п F) - ...]. (3.1)

Перший доданок вираження (3.1) — постійній складовій, рівна половині амплітуди U_m , перше доданок у квадратних дужках — перша гармоніка, друге — третя гармоніка і т.д. У графічному виді таке розкладання звичайне представляється у виді так називаного лінійчатого спектра, коли по осі X відкладається частота (номер гармоніки), а по осі Y у виді вертикальної лінії — амплітуда гармоніки. Для одержання такого спектра засобами програми EWB 5.0 (див. гл. 1) необхідно скласти ланцюг із джерела (мал. 3.4, в), резистора, заземлення і застосувати команду Analysis>Fourier. Отримане при цьому спектральний розподіл гармонік для розглянутої імпульсної послідовності при U_m = 2 В показано на мал. 3.7. Для того щоб у чорно-білому зображенні була видна постійна складова, у меню Graph Properties>Left Axis був обраний білий колір для осі X. З мал. 3.7 видно, що постійна складова дійсно дорівнює U_m /2 = 1 В, амплітуда першої гармоніки 2U_m /7i = 1,27 В. Помітимо, що для імпульсної послідовності при шпаруватості, не рівної 2, вираження (3.1) трохи ускладнюється [51].

Мал.3.7. Лінійчастий спектр послідовності прямокутних імпульсів типу меандр.

а)б)

Джерела модульованої напруги в програмі EWB представлені компонентами, показаними на мал. 3.8.

Джерело на мал. 3.8, а — ідеальний генератор амплітудно-модульованих коливань (AM), параметри якого задаються в діалоговому вікні (мал. 3.9), у якому позначено: Carrier Amplitude — амплітуда несучої, Carrier Frequency — частота несучої, Modulation Index — коефіцієнт модуляції, Modulation Frequency — частота коливання, що модулює.

Осцилограмма АМ-сигнала при М = 0,5 і значеннях інших параметрів, зазначених у вікні на мал. 3.9, показана на мал. 3.10. Коефіцієнт модуляції визначається як відношення амплітуди що обгинає (на осцилограмі — 0,5 В) до її середнього значення, тобто до амплітуди несучої (1 В). Коефіцієнт модуляції завжди менше або дорівнює одиниці.