Моделирование элементов и узлов РЭС: Программа учебной дисциплины и методические указания к выполнению контрольной работы, страница 5

б) АМ-сигнал содержит несущую частоту 100 кГц и боковые составляющие с частотами 94 кГц, 98 кГц, 102 кГц и 106 кГц. Для корректного отображения спектрального состава сигнала необходимо выбрать фундаментальную частоту соответствующую минимальной разности между частотными составляющими, т.е. 2 кГц, при этом количество гармоник должно быть не менее 54.

В системе MicroCAP задается только период фундаментальной частоты, выбираемый, однако, по тем же правилам. Количество гармоник система рассчитывает автоматически, поэтому для приведенных ниже примеров, необходимо соответственно выбрать значения 1/1кГц = 1мс и 1/2кГц = 500 мкс. Для корректного спектра в этой среде моделирования желательно соблюдать следующие дополнительные правила:

-  спектр должен строиться на отрезке времени равном одному или двум периодам анализируемого сигнала;

-  период фундаментальной частоты, целесообразно выбирать из ряда 1, 10, 100, 100 и т.д.

Схемы (виртуальные стенды) для генерации и исследования сигналов приведены в приложениях А и Б.

2.1.2  Усилительные устройства 

Усилители используются практически во всех радиоэлектронных устройствах, поэтому расчет и анализ базовых каскадов является важной составляющей студенческих работ.

В контрольной работе предлагается рассчитать и провести подробное моделирование для двух таких каскадов – на полевом транзисторе (с общим истоком) и на биполярном (с общим эмиттером) в двух вариантах:

-  с резистивной нагрузкой;

-  с колебательным контуром.

Схемы для моделирования в САПР Electronics Workbench приведены в приложении В и предусматривают использование виртуального контрольно-измерительного оборудования, с помощью которого процесс моделирования визуализируется с необходимой степенью детализации.

Схемы указанных устройств для моделирования в САПР MicroCAP приведены в приложении Г. Для наблюдения сигналов и значений токов и напряжений используется специализированный инструментарий.

При моделировании в контрольной работе используются следующие виды инструментального анализа:

: расчет по постоянному току (опция DC Operating Point);

: частотный анализ – построение АЧХ и ФЧХ (опция AC Frequency);

: расчет и анализ переходных процессов (опция Transient);

: спектральный анализ – анализ Фурье (опция Fourier);

: анализ спектра внутренних шумов (опция Noise):

: анализ режимов по постоянному и переменному току и переходных процессов в моделируемом устройстве при вариации параметров выбранного компонента схемы (опция Parameter Sweep);

: температурные испытания схемы (опция Temperature Sweep);

: расчет передаточных функций (опция Transfer Function);

: расчет относительной чувствительности характеристик исследуемой схемы к изменениям параметров выбранного компонента при частотном анализе или при расчете статического режима (опция Sensitivity);

: расчет значений параметров компонентов при частотном анализе или при расчете статического режима при предельных отклонениях выбранных характеристик исследуемой схемы (опция Worst Case).

Для выполнения моделирования студенту необходимо создать собственную библиотеку и, скопировав в нее соответствующий стандартный компонент, создать собственный элемент, отвечающий заданным характеристикам. Наиболее простым способом создания библиотечного элемента является использование копии (клона) существующего аналога с последующей корректировкой значений показателей.

  3 Порядок выполнения контрольной работы

Контрольная работа выполняется в соответствии с указанным преподавателем вариантом. Исходные данные для расчета и моделирования компонентов и схем приведены в таблице Д.1 приложения Д.  

Последовательность выполнения работы и описания заданий указаны в таблице 1.

Таблица 1 –Задания контрольной работы (лабораторного практикума)

№ п/п	Задание	Описание	Графики и осциллограммы
1	Формирование однотональных сигналов	1)  Используя данные таблицы Д.1 и схемы приложений А и Б, сформируйте следующие сигналы: синусоидальный; прямоугольный; треугольный, трапециидальный; 2)  Опишите построенные сигналы математически. Сделайте необходимые выводы; 3)  Сформируйте модулированные сигналы; 4)   Опишите построенные сигналы математически. Сделайте необходимые выводы; 5)  Сформируйте манипулированные сигналы (частотные и фазовые); 6)  Опишите построенные сигналы математически. Сделайте необходимые выводы.	Осциллограммы и спектры сигналов, построенных в разных САПР с различной глубиной  модуляции
	Формирование многотональных сигналов	7)  Используя данные таблицы Д.1 и схемы приложений А и Б, сформируйте сложные сигналы с амплитудной, балансной и угловой модуляцией; 8)  Опишите построенные сигналы математически. Сделайте необходимые выводы.	Осциллограммы и спектры сигналов с различной глубиной  модуляции
2	Исследование цифровых сигналов	1)  Используя схемы на рисунках А.3 и Б.2, сформируйте заданную циклическую цифровую последовательность. Для наглядности исследований дополните схемы генератором меандра; 2)  Сделайте необходимые выводы.	Осциллограммы и спектры сигналов цифровой последовательности и меандра той же частоты