Моделирование автоматической регулировки усиления

1. Составить описание конкретной модели АРУ с возможностью изменения коэффициента усиления и параметров ФНЧ в петле регулирования в терминах и обозначениях, принятых в пакете OrCAD [6].

2. Задать исходные данные (амплитуду и частоту входного сигнала, значение порогового напряжения и их возможные диапазоны изменений).

3. Задать требуемые выходные характеристики (амплитудной характеристики, переходной характеристики и т. д.).

4. Выполнить задания (запуск программы, получение, проверка и корректировка результатов, копирование результатов в отчет по лабораторной работе).

Содержание отчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

1. Наименование и цель работы.

2. Структурную схему исследуемой системы АРУ.

3. Таблицы с результатами измерений амплитудных характеристик АРУ и графики U_вых= f (U_c):

• при отключенной петле обратной связи (задание 1);

• для простой АРУ при различных коэффициентах усиления (k_u)_АРУ (задание 2);

• для АРУ с задержкой при различных коэффициентах усиления (k_u)_АРУ и различных значениях порога (задание 4).

4. Результаты расчетов коэффициентов регулирования  для простой АРУ при различных коэффициентах усиления (k_u)_АРУ.

5. Осциллограммы переходных процессов в петле обратной связи при различных порядках ФНЧ и коэффициентах усиления (k_u)_АРУ.

6. Анализ полученных результатов:

6.1. Объяснение различийй в поведении амплитудных характеристик простой АРУ и АРУ с задержкой.

6.2. Объяснение зависимости амплитудных характеристик от коэффициента усиления в петле обратной связи. Сравнить максимальные и минимальные значения U_вых для различных (k_u)_АРУ.

6.3. Объяснение характера переходных процессов в петле обратной связи системы АРУ.

7. Выводы.

Анализ полученных результатов моделирования процесса АРУ УПЧ (сравнение с данными экспериментального исследования аналогичных АРУ, сравнение полученных характеристик между собой с формулированием вывода о достоинствах и недостатках каждой схемы АРУ, зависимость от параметров усиления и ФНЧ, применяемых в петле регулирования и т. д.).

Контрольные вопросы

1. Какие функции выполняют системы АРУ и по каким признакам они классифицируются? Какие основные параметры систем АРУ?

2. Каковы принципы работы и схемы систем АРУ? Каковы способы изменения коэффициента передачи управляемых каскадов и в чем их достоинства и недостатки?

3. Как определяется время установления переходных процессов в системе АРУ? Из каких соображений выбирается постоянная времени фильтра в цепи регулирования?

4. Какие искажения сигналов обусловлены работой системы АРУ и что следует предпринять для их уменьшения?

5. Что происходит при совместном действии сигнала и шума на систему АРУ?

6. Какова методика измерения амплитудной характеристики усилителя с системой АРУ?

7. Какова методика исследования переходных процессов системы АРУ?

8. Каковы принципы моделирования процесса автоматического регулирования усиления? В чем преимущества и недостатки моделирования?

БИБЛИОгРАФИЧЕСКИЙ

СПИСОК

1. Радиоприемные устройства : учеб. для вузов / Н. Н. Фомин [и др.]; под ред. Н. Н. Фомина. М. : Радио и связь, 1996.

2. Радиоприемные устройства : учеб. для вузов / Н. Н. Буга [и др.]; под ред. Н. И. Чистякова. М. : Радио и связь, 1986

3. Радиоприемные устройства : учеб. пособие для радиотехнических специальностей вузов / Ю. Т. Давыдов [и др.]; под ред. А. П. Жуковского. М. : Высш. шк., 1989.

4. Богданович, Б. М. Радиоприемные устройства : учеб. пособие для вузов / Б. М. Богданович, Н. И. Окулич; под общ. ред. Б. М. Богдановича. М. : Высш. шк., 1991.

5. Палшков, В. В. Радиоприемные устройства : учеб. пособие / В. В. Палшков. М. : Радио и связь, 1984.

6. Разевиг, В. Д. Система проектирования OrCAD 9.2 / В. Д. Разевиг. M.: СОЛОН-Р, 2003. 528 с. (Сер. «Системы проектирования»).

7. Разевиг, В. Д. Система проектирования цифровых устройств OrCAD / В. Д. Разевиг. М. : Солон-Р, 2000.

8. Разевиг, В. Д. Система сквозного проектирования электронных устройств DesignLab 8.0 / В. Д. Разевиг. М. : Солон, 1999.

9. Бибило, П. Н. Основы языка VHDL / П. Н. Бибило. М. : Солон-Р, 2000.

10. Афанасьев, А. О. Проектирование в OrCAD / А. О. Афанасьев, С. А. Кузнецов, А. В. Нестеренко. Киев : Наука и техника, 2001.

Приложения

П р и л о ж е н и е 1

Общие методические указания по выполнению

лабораторного практикума

1. К выполнению лабораторного практикума допускаются студенты, прошедшие инструктаж по технике безопасности и расписавшиеся в журнале инструктажей.

2. Лабораторные работы состоят из двух взаимодополняющих частей. Первая часть проводится на специализированных стендах. Вторая – на персональных компьютерах (ПК). Пункты лабораторного задания, выполняемые на стенде и на ПК, задаются преподавателем. Время, отводимое на выполнение и защиту одной лабораторной работы, – четыре или пять академических часов.

3. Специализированные стенды представляют собой развернутые схемы отдельных функциональных узлов супергетеродинного приемника средневолнового диапазона.

Стенды включают следующие основные узлы: входную цепь, преобразователь частоты, частотный детектор, амплитудный детектор, систему фазовой автоподстройки частоты, систему автоматической регулировки усиления.

4. Лабораторные работы, выполняемые на персональном компьютере, включают в себя моделирование работы узлов средневолнового приемника с использованием демонстрационной системы автоматизированного проектирования радиоэлектронных устройств OrCAD.

5. Перед выполнением лабораторной работы студенты должны ознакомиться с ее описанием, выполнить вариант контрольного (домашнего) задания и подготовить протокол экспериментальных исследований (один на подгруппу) для занесения результатов эксперимента. Неподготовленные студенты (или подгруппа) к выполнению работы не допускаются.

6. По результатам выполнения работы подгруппа оформляет отчет и защищает его. В отчете должны быть обязательно приведены: цель работы; расчет контрольного задания каждым студентом; принципиальная схема измерительной установки; результаты натурных экспериментов и моделирования на ПК; выводы.

7. Выводы по лабораторной работе являются обязательной частью отчета. Их приводят для каждого пункта выполненной работы и они должны включать: анализ полученных результатов; сравнение полученных и ожидаемых результатов, а также объяснение возможных расхождений между ними. Отчет, не содержащий выводов, считается неполным и не может представляться к защите.

П р и л о ж е н и е 2

Общие сведения о системе OrCAD.

Примеры моделирования узлов УПИОС

Фирма OrCAD (основана в 1985 г.) в начале 1997 г. выпустила систему нового поколения OrCAD 7.0 для Windows. Моделирование аналоговой или смешанной аналого-цифровой части проекта проводится с помощью программы PSpice, передавая описание проекта в текстовом виде или с помощью пакета ICAP фирмы Intusoft, интегрируемого с графическим схемным редактором OrCAD Capture.

В начале 1998 г. фирмы MicroSim и OrCAD объединились, причем новая фирма получила название OrCAD. В результате под маркой OrCAD начали распространяться программы моделирования и оптимизации аналоговых и смешанных аналого-цифровых устройств, разработанные прежде фирмой MicroSim и не имеющие пока интерфейса с редактором схем OrCAD Capture. В ноябре 1998 г. выпущена новая система OrCAD 9.0, объединившая все перечисленные выше модули под управлением одной интегрированной оболочки.

В марте 2000 г. отделение Cadence PCB System Division фирмы Cadence Design Systems, в которое преобразована компания OrCAD, выпустило очередную версию OrCAD 9.2. В нее включили второй редактор принципиальных cxeм PSpice Schematics, заимствованный из популярного пакета DesignLab (он удобнее OrCAD Capture).