Лабораторная работа 2 Исследование компаратора сигналов

1.Цель работы

Исследование компаратора сигналов на базе программы схемотехнического моделирования MICROCAP.

2.Задание на экспериментальную часть

2.1.Загрузить схему исследуемого компаратора.

2.2.Установить параметры источников сигналов V1 и V2 в соответствии с выполняемым заданием и вариантом.

2.3.Исследовать схему компаратора в следующих режимах:

- в качестве нуль-органа, или детектора нулевого уровня, при V2(t)=0;

- в качестве порогового устройства при V2(t)=const;

- в режиме сравнения двух переменных сигналов: V1≠0 и V2≠0.

2.4.Определить ошибку преобразования компаратора в процессе исследований.

3.Методические указания к выполнению эксперимента

3.1.Загрузка схемы исследуемого компаратора

Для загрузки схемы на рабочем столе открыть программу MicroCap, зайти в библиотеку МС, выполняя последовательно следующие команды: File→Open; в появившемся окне data найти файл CompDemo и открыть его, см. рис.1.

Рис.1

В инструментальной строке окна выбрать опцию и проставить номера узлов (самостоятельно узлы схемы не переименовывать!).

3.2.Исследование схемы в режиме нуль-органа.

Для исследования компаратора в данном режиме в качестве V2 используется источник постоянного напряжения с нулевым уровнем выходного сигнала , для этого необходимо открыть Component, выбрать Battery и установить на место V2.

Рис.2

В качестве источника V1 использовать источник синусоидального напряжения (sine source) с частотой от 1 до 20 кГц амплитудой 1 В .Чтобы просмотреть временные диаграммы сигналов на выходе источников V1 и V2,воспользуйтесь опцией Plot( график ),предварительно дважды кликнув на нужный источник .При этом в левой части экрана монитора появится график искомого сигнала ,проверьте ,чтобы он соответствовал Вашему режиму и варианту.

Анализ выходных сигналов компаратора во временной области осуществляется последовательным выполнением команд: Analysis-Transient-Transient Analysis Limits-Run. В подменю Transient Analysis Limits (рис.3)задаются пределы и условия анализа, а так же перечень выводимых на экран кривых.

Рис.3

В приведённом окне указывается время ,в течение которого программа производит анализ устройства (Time range),оно должно быть не менее ,чем 3…5 периодов наблюдаемого сигнала .В строках X range и Y range указываются диапазоны исследуемых величин ,выводимых на экран ,первоначально можно указать режим auto .Полученные в эксперименте зависимости имеют вид ,представленный на рис 4.

Определите ошибку преобразования компаратора с помощью опции , приведённой на верхней линейке окна (на рис.4 стрелками показано значение ошибки).

Рис.4

3.3.Исследование схемы в качестве порогового устройства.

В этом случае эксперимент проводится аналогично п.3.2 ,изменяется только уровень выходного сигнала источника постоянного порогового напряжения V2,его следует принять равным +,- 0,1…0.9 В .Просмотрите и зарисуйте изменение формы сигнала с выхода компаратора при двух разных значениях порогового напряжения ,оцените ошибку преобразования.

3.4.Режим сравнения двух переменных сигналов.

3.4.1 Установить форму и параметры источников сигналов V1 и V2 в соответствии с таблицей индивидуальных заданий..В качестве V1 использовать функциональный источник напряжения NFV по команде Component – Analog Primitives – Function Sources – NFV.Источник V2 voltage source находится аналогично .Просмотреть и зарисовать временные диаграммы сигналов на входе и выходе компаратора .Пример временных диаграмм приведён на рис 5.

Рис.5

3.4.2. Установить в качестве входных источников V1 и V2 также voltage source,при этом форму сигнала для V1 сформировать из заданного варианта в колонке V2,но со сдвигом фазы колебания на 90 градусов .Начальная фаза синусоидального сигнала записывается в последней цифре формулы V2( в исходном варианте фазаV2 равна нулю) .В режиме Transient (временной анализ) получить временные диаграммы сигналов для следующих случаев:

- построить график зависимости разности входных сигналов V(V1) – V(V2) и выходного напряжения V(out) от времени на одном графике,

- построить график зависимости выходного напряжения компаратора V(out) от разности входных сигналов V(V1) – V(V2).

По снятым временным диаграммам оценить погрешности преобразования компаратора по первому и второму графикам и сравнить их.