Введение. Проектирование, моделирование и анализ

Проектирование, моделирование и анализ

Электронных схем на компьютере

Методические указания к индивидуальным занятиям

и курсовой работе по курсу "Электроника"

для студентов специальностей 220100, 210200, 120100

Тверь, 2003

В работе представлены методики расчета вторичных источников питания электронных схем, активных фильтров низких и высоких частот второго порядка; усилителей мощности. Дана также методика моделирования и анализа полученных схем на компьютере с использованием пакета Electronics Workbench.

Методические указания утверждены на заседании кафедры ЭВМ и рекомендованы к печати (протокол № 6 от 5 марта 2003 года).

Составители: А.Л. Семенилкина, Н.П. Бакуров, А.Р. Хабаров.

ÓТверской государственный

технический университет, 2003 г.

Оглавление

Введение................................................................................................. 4

1. Источники вторичного электропитания........................................... 5

1.1. Задание........................................................................................ 9

1.2. Методика расчета и исследования на компьютере.................. 10

2. Активные фильтры.......................................................................... 12

2.1. Задание...................................................................................... 15

2.2. Методика расчета ФНЧ и ФВЧ второго порядка и исследования на компьютере................................................................................................ 16

3. Усилители мощности....................................................................... 18

3.1. Задачи расчета.......................................................................... 23

3.2. Методика расчета двухтактного бестрансформаторного усилителя мощности.................................................................................................................... 24

Приложение 1...................................................................................... 30

Приложение 2...................................................................................... 31

Библиографический список................................................................. 38

Введение

Электроника принадлежит к той области естественных наук, в которой процесс познания требует неразрывной связи теоретического анализа и экспериментальных исследований. На сегодняшний день существует реальная и доступная возможность проведения широкого спектра экспериментальных исследований схем с помощью компьютера. Разработано большое число программ моделирования электронных схем, но большинство из них требуют серьезной предварительной подготовки пользователя и наличия у него специальных знаний. Значительное расширение круга пользователей возможно лишь тогда, когда процесс моделирования будет максимально приближен к реальному эксперименту. В этом случае человек, осуществляя естественную последовательность таких операций, как сборка схемы, подключение к ней измерительных приборов, задание параметров генераторов входных воздействий и установка режимов на панелях измерительных приборов, получал бы результаты измерений в привычной для него форме.

Система моделирования и анализа электрических схем Electronics Workbench позволяет практически реализовать идею использования виртуальной лаборатории на компьютере. Программа Electronics Workbench (E.W) позволяет моделировать аналоговые, цифровые и цифро-аналоговые схемы большой степени сложности. Имеющиеся в программе библиотеки включают в себя большой набор широко распространенных компонентов (пассивные элементы, транзисторы, источники питания, индикаторы, логические элементы, триггеры, цифровые и аналоговые элементы, специальные комбинационные и последовательные схемы). В программе используется большой набор приборов для проведения измерений: амперметр, вольтметр, осциллограф, мультиметр, Боде-плоттер, функциональный генератор, генераторов слов, логический анализатор и логический преобразователь. Все приборы изображаются в виде, максимально приближенном к реальному, поэтому работать с ними просто и удобно.

Результаты моделирования можно вывести на принтер или импортировать в текстовый или графический редактор для их дальнейшей обработки.

Программа E.W. совместима с программой P-SPICE.

Для установки программы E.W. (версия 5.12) необходимы:

– IBM-совместимый с модификацией процессора не ниже 486;

– не менее 4 МВ свободного пространства на жестком диске;

– операционная система Microsoft Windows 98.

Подробные сведения о пакете и методике проведения исследования схем изложены в книге "Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях" (практикум на E.W) [1]. В рамках предлагаемого методического пособия изложены методики расчета источников вторичного электропитания (1 раздел) и активных фильтров (второй раздел), моделирования проектируемых схем на компьютере и исследования их работы.

В третьем разделе рассматривается методика графо-аналитического расчета усилителей мощности.