Исследование свободных процессов в цепи первого порядка

Соберите схему, показанную на рис. 3.5, а в окне Micro-Cap 9, соответствующую цепи рис. 3.1, а, где кОм, мкФ. На вход исследуемой цепи подключите импульсный источник тока , генерирующий импульсы длительностью 0,1 мкс c амплитудой 100 мА и периодом повторения 10 мс. Для ввода источника откройте меню Component/Analog Primitives/Waveform Sources и выберете источник .

а б

Рис. 3.5

Курсор примет форму графического изображения источника тока. Поместите его на рабочее поле. Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появится окно Current Source (рис. 3.6, а). Введите параметры импульсной последовательности DC 0 AC2 0 Pulse 0 100 MA 0.1u 0.1u 0.1u 10m в окне Value, в окне Show установите галочку. Остальные параметры установите такими, как показано на рис. 3.5, б.

а б

Рис. 3.6

Убедитесь, что источник работает правильно. Щелкните мышкой на кнопке Plot. Появится окно Plot с зависимостью тока источника от времени (рис. 3.6, а). Нажмите кнопку OK (рис. 3.6, б).

Поместите конденсатор мкФ на рабочее поле. Для этого нажав левую клавишу мыши на изображении конденсатора в командной строке, переместите его на рабочее поле. Зафиксируйте это положение, щелкнув левой клавишей мыши. Появится окно Capacitor (рис. 3.7). В окне Value введите значение емкости 0.02 uF, установите галочку в окне Show и нажмите кнопку OK.

Рис. 3.7

Аналогично поместите резистор кОм на рабочее поле. Соедините все элементы проводниками. Для этого нажмите на кнопку ввода ортогональных проводников Wire Mode (Ctrl+W) и, удерживая левую кнопку мыши “прочертите”, соединяя необходимые полюсы элементов. Введите в исследуемую схему землю Ground, установив ее снизу от источника (рис. 3.5, а). Введите выход схемы Out (рис. 3.5, а). Для этого нажмите на кнопку T ввода графического режима. В появившемся графическом окне запишите слово “Out”. Закройте это окно, нажав кнопку OK в нем, и перетащите мышью слово “Out” на выход схемы.

Исследуйте напряжение на конденсаторе при переходном процессе. Для этого в меню Analysis выберете команду Transient. На экране появится окно Transient Analysis Limits, в котором задайте параметры построения требуемого графика (рис. 3.3, а) так, как показано на рис. 3.8, где Time Range “10E-3” интервал времени 10 мс; Maximum Time Step “1E-7” максимальный шаг интегрирования;P номер окна “1”, в котором будет построен график; X Expression “t” аргумент функции; Y Expression “V(Out)” имя функции; X Range “0.5m, 0, 0.1m” интервал отображения аргумента по оси X; Y Range “1.05, -0.05, 0.1” интервал отображения функции по оси Y.

Рис. 3.8

Запустите построение, нажав кнопку Run (рис. 3.8). По графику определите постоянную времени исследуемой цепи, проведя подкасательную к экспоненциальному графику до пересечения с осью X, как указано на рис. 3.2, а.. Для этого щелкните кнопкой мыши по клавише Graphics в командной строке. В появившемся окне выбрав команду Line, прочертите линию подкасательной на графике.

Рассчитайте постоянную времени цепи также по формуле (3.6) и сравните с данными расчета по (3.1).