Используемые компоненты среды Micro-Cap

В данной лабораторной работе используется генератор импульсов, включенный по схеме, изображенной на рис. 1. Генератор можно выбрать через меню (рис. 2).

Рис. 1	Рис. 2

Нумерацию узлов можно увидеть после нажатия кнопки , расположенной на панели инструментов.

Окно с параметрами генератора (рис. 3) появляется после двойного щелчка по компоненту схемы.

Рис. 3

Смысл параметров генератора можно понять из рисунка 4.

Рис. 4

P1 – начало переднего фронта импульса; P2 – начало плоской вершины; P3 – конец плоской вершины; P4 – момент достижения уровня VZERO; P5 – период повторения.

Форму сигнала можно посмотреть в режиме исследования переходных процессов. Вход в данный режим осуществляется через меню Analysis → Transient... или комбинацией клавиш Alt-F1; при этом открывается окно параметров режима (рис. 5).

Рис. 5

Период наблюдения задается параметром Time Range.

Если нас интересует временнáя зависимость, то в колонке P указываем номер графика, в колонке X Expression указываем T (время) а в колонке Y Expression указываем v(1) (напряжение в узле 1). Отметка в поле Auto Scale Range означает, что мы выбираем автоматическое масштабирование.

После нажатия кнопки Run мы можем наблюдать форму импульса (рис. 6).

Рис. 6

Если нас интересует спектральный состав сигнала, то в колонке P указываем номер графика, в колонке X Expression указываем F (частота) а в колонке Y Expression указываем harm(v(1)). Нажимая кнопку Run получаем спектральный состав (рис. 7) сигнала, изображенного на рисунке 6.

Каждая из составляющих спектра (т.е. гармоника) имеет два параметра: частота и напряжение. Если частоту гармоники сравнительно легко отсчитать по оси абсцисс графика (рис. 7), то напряжение (ось ординат) можно уточнить либо подводя курсор к вершине стебелькового отсчета , либо нажав кнопку и переместившись к интересующей гармонике с помощью навигационных клавиш →, ←.

Важно отметить, что в режиме просмотра спектрального состава подразумевается, что период наблюдения (Time Range) равен периоду следования сигнала. Это означает, что

,

где F ₁ – частота, соответствующая первой гармонике разложения функции в ряд Фурье;

Time Range – период наблюдения.

Рис. 7

Для иллюстрации этого важного момента сравним два случая.

Если период наблюдения считать равным периоду следования, то на рисунке 8 мы имеем синусоидальный сигнал, в спектральном составе которого присутствует только одна гармоника (рис. 9).

Рис. 8

Рис. 9

А на рисунке 10 мы имеем периодический сигнал, имеющий скачек или разрыв, и в спектре данного сигнала присутствует бесконечное число гармоник (рис. 11).

Рис. 10

Рис. 11

Поэтому при изучении спектрального состава сигналов данном курсе лабораторных работ следует период наблюдения выбирать равным периоду следования импульсов или периоду низшей (но не нулевой) гармоники.