ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗАДАНИЯ
ГОУ ВПО «Воронежский государственный
технический университет»
Кафедра «Радиотехника»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к учебной практике
для подготовки бакалавров, обучающихся по направлению
210400 «Радиотехника» профилю 210400.62 «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов»
очной формы обучения
Воронеж 2012
Составитель канд. тех. наук В.П. Литвиненко
УДК 621.391
Методические указания к учебной практике для студентов, обучающихся по направлению 210400 «Радиотехника» - бакалавр очной формы обучения / ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»; сост. В.П. Литвиненко. Воронеж, 2012. 19 с.
Приведены методические указания по учебной практике, индивидуальные занятия и рекомендации по их выполнению. Работа выполняется на ЭВМ с помощью универсальных вычислительных программных пакетов.
Методические указания предназначены для студентов первого курса.
Табл. 3. Ил. 9. Библиогр.: 5 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доц. А.Б. Токарев
Ответственный за выпуск зав. кафедрой радиотехники доцент Б.В. Матвеев
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета
Ó ГОУВПО «Воронежский государственный
технический университет», 2012
ВВЕДЕНИЕ
|
|
|
Учебная практика проводится в соответствии с основной образовательной программой (ООП) высшего профессионального образования подготовки бакалавров по направлению 210400 «Радиотехника», профилю 210400.62 «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов».
Целью учебной практики является практическое освоение современной вычислительной техники, вычислительной программы MathCAD и системы схемотехнического моделирования MicroCAP.
Задачи практики состоят в освоении современных методов вычисления и моделирования в области радиотехники.
3
ЗАДАНИЕ НА УЧЕБНУЮ ПРАКТИКУ
1.1. Вариант задания
Задание по учебной практике состоит в схемотехническом моделировании электрической цепи в соответствии с индивидуальным вариантом и проверке выполнения законов Кирхгофа. Вариант задания выбирается из приложения 1, номер варианта соответствует номеру студента в списке группы.
Для расчетов используются элементы теории электрических цепей [1,2] и программа MathCAD [3]. Схемотехническое моделирование проводится с помощью программы MicroCAP [4].
1.2. Моделирование электрической цепи
1.2.1. Проведите моделирование заданного в приложении варианта электрической цепи при гармоническом воздействии в пакете программ MicroCAP.
|
|
|
На вход цепи, как показано на рис. 1, подключите источник напряжения с ЭДС e(t) = E sin(wt), амплитуда которого равна E = 1 В, внутреннее сопротивление Re = 1 кОм, а частота f = 50 кГц.
Рис. 1.
4
1.2.2. По временным диаграммам напряжений и токов (в режиме «переходные процессы в MicroCAP) определите (измерьте) их амплитуды ( 
) и смещения во времени 
относительно напряжения источника.
Для этого постройте временные диаграммы на протяжении 4-6 периодов сигнала и проводите измерения на последних периодах.
По величинам с помощью программы MathCAD вычислите начальные фазы 
токов и напряжений на всех элементах цепи, результаты представьте в виде табл. 1 (можете предложить свой вариант одной или нескольких таблиц). Проанализируйте сдвиги фаз между токами и напряжениями в элементах цепи, сделайте выводы.
Таблица 1
| Элемент | U, мВ | I, мА | 
| 
| 
| 
|
| ||||||
| ||||||
|
1.3. Проверка законов Кирхгофа
1.3.1. Запишите систему уравнений цепи по первому и второму законам Кирхгофа для мгновенных значений токов и напряжений, записав их с нулевой правой частью. Подставьте в эти уравнения напряжения и токи в явном виде
|
|
|
.
1.3.2. С помощью программы MathCAD подставьте в уравнения Кирхгофа значения амплитуд и начальных фаз из табл. 1 и вычислите левые части уравнений (50 – 100 точек) на интервале периода колебаний, полученные значения представьте графически для каждого уравнения.
5
1.3.3. Вычислите среднеквадратические погрешности выполнения законов Кирхгофа, проанализируйте результаты.
1.4. Построение графиков токов и напряжений
С помощью программы MathCAD постройте графики напряжений и токов в виде
,
используя параметры сигналов их табл. 1. Сравните их с результатами моделирования.
1.5. Сдвиги фаз
По результатам моделирования из табл. 1 определите сдвиги фаз
между всеми гармоническими сигналами в Вашей цепи, результаты занесите в табл. 2 ( 
и 
начальные фазы первого и второго сигналов в градусах).
Таблица 2
|
Второй сигнал | Первый сигнал | |||
| 
| …… | ||
|
| - | 
|
| |
|
|
| - | … | |
| …. |
| … | - | |
|
|
|
6
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
2.1. Минимизация погрешностей в пакете MathCAD
Напишите программу минимизации погрешностей выполнения законов Кирхгофа с табличным и графическим представлением результатов.
2.2. Программа вычислений на языке высокого уровня
2.2.1. В любой системе объектно-ориентированного программирования (например, Delphi) напишите программу, позволяющую вводить результаты моделирования амплитуд и начальных фаз напряжений и токов из табл. 1, вычислять погрешности выполнения законов Кирхгофа и представлять результаты графически.
2.2.1. Расширьте возможности предыдущей программы, решив задачу минимизации погрешностей выполнения законов Кирхгофа с табличным и графическим представлением результатов.
7
3. ПРИМЕР РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ
Рассмотрим цепь, показанную на рис. 2 при e(t) = E sin(wt), E = 1 В, Re = 1 кОм, f = 50 кГц, 
рад/с.
. 
Рис. 2.
Построим модель цепи в программе MicroCAP, показанную на рис. 3.
Рис. 3.
На рис. 4 показаны временные диаграммы напряжений источника e(t) (кривая с самой большой амплитудой), напряжения 
в узле 2 (на емкости 
и сопротивлении 
) и напряжения 
на сопротивлении 
.
По кривым на рис. 4 определяются амплитуды напряжений и их сдвиги во времени относительно напряжения источника, значения которых приведены в табл. 2.
Начальные фазы связаны со сдвигом во времени соотношением
,
результаты расчетов приведены в табл. 2.
8
Рис. 4.
Таблица 3
| Элемент | U, В | мкс
| рад
|
| V1 | 1 | 0 | 0 |
|
| 0,29 | 1 | 0,785 |
| ,
| 0,85 | -2,5 | -0,314 |
Уравнение второго закона Кирхгофа имеет вид
.
Обозначим левую часть уравнения
.
9
При точных расчетах выполняется условие 
, а при приближенных (округленных) результатах моделирования появляется погрешность 
, которую можно представить графически. Программа расчета (MathCAD) показана на рис. 5.
Рис. 5.
Результаты расчета показаны на рис. 6
Рис. 6.
10
Аналогичные результаты необходимо получить для токов в элементах цепи и проверить выполнение первого закона Кирхгофа. Требуется исследовать фазовые соотношения между токами и напряжениями в элементах цепи.
Как видно, временные диаграммы напряжений в верхней части рис.6 совпадают с результатами моделирования на рис. 4.
Из графика в нижней части рис. 6 следует, что погрешность выполнения второго закона Кирхгофа меняется по гармоническому закону с амплитудой 0,06 В (6 % от амплитуды напряжения источника), что обусловлено погрешностями измерения амплитуд и начальных фаз напряжений по результатам моделирования.
Можно поставить задачу минимизации этих погрешностей, изменяя значения амплитуд и начальных фаз колебаний (или ) в окрестности измеренных значений (табл. 2).
При точных расчетах [1] амплитуд и начальных фаз гармонических напряжений получим 
, 
, 
, 
(как видно, эти результаты отличаются от приведенных в табл. 2), при этом максимальная погрешность будет меньше 10-15 В.
11
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА
Отчет оформляется в соответствии с требованиями стандарта ВГТУ [5]. на отдельных скрепленных между собой листах формата А4.
Текст отчета выполняется только в редакторе Microsoft Word, шрифт Times New Roman 14, размеры полей: левое - 20 мм, правое - 10 мм, верхнее - 20 мм, нижнее - 20 мм.
Вид титульного листа показан на рис. 7.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
"ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
(ГОУВПО "ВГТУ")
РТФ
Кафедра радиотехники
Специальность «Радиотехника
ОТЧЕТ ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ
Студента группы ______ Иванова И.И.
Рис. 7.
За титульным листом помещается лист задания по учебной практике, показанный на рис. 8. Затем следуют лист содержания (рис. 9) и разделы, в которых описываются результаты расчетов и моделирования, приводятся схемы цепей,
После выполнения каждого пункта задания делаются развернутые выводы.
12
ЗАДАНИЕ ПО УЧЕБНОЙ ПРАКТИКЕ
Вариант №
Провести схемотехническое моделирование электричес-
кой цепи, показанной на рис. 1.
 |
Схема цепи
Описание задания.
Рис. 8.
Затем приводится содержание отчета, показанное на рис. 9.
 |
Содержание
Введение …………………………………………….. 3
1 Название раздела ………………………………….
1.1 Название подраздела (если он есть) ………….
1.2 Название подраздела (если он есть) ………….
2 Название раздела ………………………………….
…….
Заключение ………………………………………….
Список литературы ………………………………….
Приложение 1 Листинг программы ………………
Приложение 2 Листинг программы …………….
Рис. 9.
Материал отчета состоит из введения, разделов, в которых подробно излагаются результаты работы, и заключения.
Во введении излагается постановка задачи, описываются методы исследования и необходимое программное обеспечение.
13
Разбиение материала на разделы производится студентом самостоятельно. Один раздел может охватывать один или несколько близких по смыслу пунктов задания. Раздел может разбиваться на подразделы.
Заключение содержит краткие общие выводы по проделанной работе, объединяющие выводы, сделанные ранее по каждому пункту лабораторного задания.
Приведенные рисунки и таблицы сопровождаются названиями. В тексте ссылки на рисунки и таблицы записываются сокращенно (рис.1, табл.2). Другие сокращения слов стандарт запрещает.
14
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЗАДАНИЯ
R = 7,5 кОм, C = 1 нФ
15
16
17
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Литвиненко В.П. Расчет линейных электрических цепей: учеб. пособие / В.П. Литвиненко, Ю.В. Литвиненко. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2009. 243 с.
2. Литвиненко В.П. Основы электротехники. Ч. 1. Цепи постоянного тока, линейные цепи при гармонических воздействиях: учеб. пособие / В.П. Литвиненко. Воронеж: ВГТУ, 2007. 152 с.
3. Макаров Е. Г. – Mathcad: учебный курс. СПб, Питер, 2009.
4. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap 8 М, «Горячая линия – Телеком», 2007.
5. С т а н д а р т п р е д п р и я т и я (СТП ВГТУ 005-2007). Дипломное проектирование. Оформление расчетно-пояснительной записки и графической части. Воронеж: ВГТУ, 2007. 34 с.
18
СОДЕРЖАНИЕ
Введение ………………………………………………..…..... 3
1. ЗАДАНИЕ НА УЧЕБНУЮ ПРАКТИКУ…………………4
1.1. Вариант задания ………………………………….…..4
1.2. Моделирование электрической цепи ……………… 4
1.3. Проверка законов Кирхгофа …………………..…… 5
1.4. Построение графиков токов и напряжений …….…. 6
1.5. Сдвиги фаз …………………………………….…….. 6
2. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ …………………..…... 7
2.1. Минимизация погрешностей в пакете MathCAD ..... 7
2.2. Программа вычислений на языке высокого уровня .7
3. ПРИМЕР РАСЧЕТА И МОДЕЛИРОВАНИЯ ………...… 8
4. ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТА ………………………………. 12
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНОГО
ЗАДАНИЯ ……………………………………………….…. 15
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК …………………….. 18
19
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к учебной практике
для подготовки бакалавров, обучающихся по направлению
210400 «Радиотехника» профилю 210400.62 «Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов»
очной формы обучения
Составитель Литвиненко Владимир Петрович
В авторской редакции
Подписано в печать 14.12.2011.
Формат 60x84/16. Бумага для множительных аппаратов.
Усл. печ. л. 1,6. Уч.-изд. л. 1,4. Тираж 60 экз. «С»
Зак. №
ГОУВПО «Воронежский государственный технический
университет»
394026 Воронеж, Московский просп., 14
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 238; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!