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2015奥鹏天津大学 电工技术ewb离线作业实验六

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发表于 2015-10-20 15:53:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
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实验六 RC电路的频率特性
一. 实验目的
1. 学习利用EWB分析电路频率特性的方法;
2. 学习示波器、扫频仪的使用方法;
3. 了解典型电路的频率特性。
二. 电路及说明:
6-1.png
图 2.6.1
图 2.6.2
    如图 2.6.1、图 2.6.2所示。其中,R1、C1和R2、C2各构成一个实验电路,函数发生器连接到两个电路的输入端,同时也连接到示波器的A通道和扫频仪的输入端,以便观测输入信号波形,两个电路的输出端连接到示波器的B通道和扫频仪的输出端,以便观测输出信号波形和波特图。输入和输出信号电压分别用交流电压表M1、M2来测量。
三. 实验步骤:
启动EWB。
建立本实验两个电路用到的元件图标如下:
                                                                                          
基本元件箱        指示器件        仪器箱        电容        电阻        转换开关        电压表        接地        函数发生器        示波器        扫频仪
  1.建立实验电路
1).分别单击元件工具栏中的基本元件箱、指示器件工具箱和仪器箱图标,以便打开相应的工具栏,选取(拖曳)各元件至电路设计窗口,按图2.6.1中的要求旋转某些元件的方向,并按图中位置摆放,分别双击每一个元件,按2.6.1要求设置元件的参数。
电压表
模式((Value / Mode ):AC
函数发生器:
                        波形:正弦
                        频率(Frequency):100Hz
                        占空比(Duty cycle):50%
                        电压幅值(Amplitude ):14.142V(有效值10V),可直接在文本框中输入。
示波器:
时基(Time Base):先设定为2.00ms/div,实验中再进行调节。
触发信号选择:A或B
Y衰减:5V/div
2).设置电路图的显示内容:
        选择Circuit | Schematic Options 菜单命令,在Show / Hide对话框,选中Show Reference
ID、Show Value 和Show Nodes三项,以便显示元件的编号、参数值和电路的节点号。
3).按图2.6.1所示连线,调整连线,使其比较整齐。
4).保存电路
选择File | Save  菜单命令,将建立的电路保存在 .ewb文件中。按照节1.3.4的2中介绍的方法,将电路图复制到粘贴板上,然后,将其粘贴到事先打开的字处理软件(如word或写字板)的新文档中。
  2.用传统方法测试电路的频率特性
(1).点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机对电路进行仿真。
(2).读取电压表M1的示值,点击函数发生器频率右侧的↑按钮以提高频率,观察电压表M2的读数,找到M2读数为M1读数的0.707时的频率,即为电路的转折频率。在100HZz-8KHz之间取10点(在转折频率两侧增加密度),读取M2的读数,在电路描述窗口列表记录测量结果。
(3).将函数发生器频率调节到电路的转折频率,双击示波器图标以打开其面板,适当调节时基和Y衰减,使波形适中。参照13页“示波器的调整”介绍的方法将波形调节稳定。按工具栏中的图形工具 ,打开分析图形窗口,在其中的示波器页(Oscilloscope)再现示波器上的波形,参照16-19页的方法设置示波器页波形显示的各项参数,拖曳游标到适当位置,测量并记录输入、输出波形的相位差。按图形窗口工具栏中的copy按钮 ,将示波器页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  3.用扫频仪测试电路的频率特性
双击扫频仪图标以打开其面板。
水平设置(Horizontal):log /lin:log                F: 80kHz          I: 50hz
        (1).幅频特性测试:按动幅频特性按钮(Magnitude)以选择幅频特性
垂直设置(Vertical):log /lin:log                F:0db         I:-40db
启动电路,在扫频仪的屏幕上即显示出电路的幅频波特图。
(2).相频特性测试:按动相频特性按钮(Phase)以选择相频特性。
                        垂直设置(Vertical):
图2.6.1 电路:log /lin:log                 F:0                I:-90
图2.6.1 电路:log /lin:log                 F:90                I:0
启动电路,在扫频仪的屏幕上即显示出电路的相频波特图。
(3).在分析图形窗口(Analysis Graphs)显示和保存波特图
在EWB的工具栏中选择图形工具  ,或者选择Analysis|Display Graphs菜单选项,激活分析图形窗口(Analysis Graphs),建立一个波特图页(Bode),并再现扫频仪上的幅频和相频波特图。
在分析图形窗口(Analysis Graphs)的工具栏中选择特性(Properties)工具   ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口(见图1.3.16),参照16-19页的方法设置设置波特图页(Bode)的各项参数,利用分析图形窗口(Analysis Graphs)工具栏中的栅格工具(toggle grid) 和游标工具(Toggle Cursors) ,在幅频和相频特性区显示栅格和游标。
单击以选中某条曲线,移动游标对该曲线进行测试,在对应的资料窗口中读取曲线在游标处的数据。测试电路的-3db频率及该频率下的相移。
按图形窗口工具栏中的copy按钮 ,将将分析图形窗口(Analysis Graphs)中的波特图页(Bode)复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  4.利用EWB的分析功能测试电路的频率特性
(1). 选择Analysis | AC Frequency菜单命令,弹出AC Frequency Analysis 对话框(图2.6.3),照图设置各项参数,并将电路的输出节点增加(Add>)到Nodes for analysis框中,需事先选择Circuit|Schematic Options菜单命令,在打开的Schematic Options会话窗口中选择Show/hide页,选中其中的Show nodes复选框,以显示电路的节点。然后按下Simulate 钮,激活分析图形窗口(Analysis Graphs),建立一个交流分析页(AC Analysis),显示被分析节点的幅频和相频特性曲线。
6-2.png
(2).选择特性(Properties)工具   ,打开具有多个参数页的Graph Properties窗口,参照16-19页的方法设置交流分析页(AC Analysis)的各项参数。
(3).利用游标工具(Toggle Cursors)  和栅格工具(toggle grid) ,在幅频和相频特性区都产生游标和栅格。
单击以选中某条曲线,移动游标对该曲线进行测试,在对应的资料窗口中读取曲线在游标处的数据。测试电路的-3db频率及该频率下的相移。
按图形窗口工具栏中的copy按钮 ,将分析图形窗口(Analysis Graphs)中的交流分析页(AC Analysis)复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
用同样的方法建立、保存图2.6.2所示电路。并用后两种方法分析电路的频率特性。按图形窗口工具栏中的copy按钮 ,将分析图形窗口(Analysis Graphs)中的各图形页复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中。
  5. 用交流频率分析法分析图2.6.4、2.6.5二电路
        方法同步骤4。保存电路到 .ewb文件,把电路图及分析结果-交流分析页(AC Analysis)复制到粘贴板上,然后,再将其粘贴到字处理软件的文档中,保存文档。
点击主窗口右上角的启动/停止开关,使计算机停止电路仿真。退出EWB,退出Windows 98 ,关闭计算机系统。
四. 实验报告要求:
1.列表整理步骤2的测试数据,根据测试数据作出图2.6.1电路的幅频特性曲线,由数据生成曲线的方法请参照附录2:在电子文档中由数据生成曲线的方法。
2.在实验报告文档中画出观察到的波形和特性曲线。
3.根据各项测试结果说明各电路的频率特性。
6-3.png

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