¶ آزمایش هفتهٔ ۲ · موج و جاروب DC مقاومت
راهنمای هفته · برنامهٔ درسی · English
¶ هدف و زمان
پیشبینی دستی، نمودار پایتون و جاروب DC در LTspice را مقایسه کنید. ابتدا فرکانس و فاز را روی نمودار زمانی مرور کنید، سپس دو مقاومت اهمی روی یک منبع مشترک را بررسی کنید. در زمان معمول پنجشنبه و جمعه ۱۰۰ تا ۱۴۰ دقیقه بگذارید. نصب اولیه ممکن است زمان جدا بخواهد؛ در صورت نیاز استدلال را با نمودارهای آماده انجام دهید و اجرای شبیهسازی را «انجامنشده» ثبت کنید.
¶ ابتدا پیشبینی کنید · ۲۰ دقیقه
برای v(t)=2+3 sin(8πt−π/2) ولت، دامنهٔ نوسان، فرکانس، دوره، برد و مقدار اولیه را بیابید. جداگانه ۲ و ۴ کیلواهم را روی منبع DC متغیر موازی کنید. در ۲، ۶ و ۱۲ ولت جریان و توان شاخهها را حساب کنید. این دو آزمایش متفاوتاند؛ سینوس یک سیگنال ریاضی زمانی است، ولی جاروب DC مقدار تنظیم منبع ماندگار را عوض میکند.
¶ نمودارهای پایتون · ۲۰ دقیقه
- بستهٔ آزمایش هفتهٔ ۲ را دریافت کنید و ZIP را از حالت فشرده خارج کنید.
- فایل
lab.pyرا در ویرایشگر پایتون باز و اجرا کنید، یا از پوشهٔ استخراجشده دستورpython3 lab.pyرا اجرا کنید. پایتون ۳ لازم است؛ بستهٔ اضافه نیاز نیست. - کنترلهای چاپشده را بخوانید. نمودارهای SVG را در مرورگر و جدولهای CSV را در صفحهگسترده باز کنید.
نمودار مرجع هم در بسته هست. اجرای lab.py آنها را دوباره میسازد؛ صرف بازکردن تصویر مرجع به معنی اجرای آزمایش نیست.
فایلهای wave.svg و sweep.svg و جدولهایشان را باز کنید. موج باید در نیم ثانیه دو دور بزند. نمودار جریان DC باید خطی و از مبدأ بگذرد؛ در یک ولتاژ ثابت، شاخهٔ ۲ کیلواهم دو برابر شاخهٔ ۴ کیلواهم جریان دارد.
¶ جاروب DC در LTspice · ۳۰ دقیقه
LTspice شرکت Analog Devices را نصب یا باز کنید. با File → Open فایل circuit.cir در بستهٔ استخراجشده را باز کنید. این فایل نتلیست متنی است و لازم نیست ابتدا شماتیک بکشید. اجرا کنید و در پنجرهٔ نمودار با Add Trace کمیتهای معرفیشده را انتخاب کنید. اگر پنجرهٔ انتخاب فایل پسوندها را محدود میکند، همهٔ فایلها را نمایش دهید. شکل زیر همان اتصال گرههای فایل را توضیح میدهد. فعالیتها فقط شبیهسازی نرمافزاری هستند.
Mogissi Academy Week 2 - resistor DC sweep
V1 vin 0 0
R1 vin 0 2k
R2 vin 0 4k
.dc V1 0 12 0.5
.save V(vin) I(R1) I(R2)
.end
تحلیل را اجرا و نمودارهای I(R1) و I(R2) را اضافه کنید. محور افقی ولتاژ جاروبشده برحسب ولت است، نه زمان. هر دو مقاومت بین vin و گره ۰ هستند و ولتاژ کامل منبع را دارند. جهت مرجع جریان مقاومت از اولین گرهٔ نوشتهشده به دومی، یعنی از vin به ۰ است. جریان I(V1) هنگام تأمین توان منفی میشود، چون SPICE جریان منبع را واردشونده به پایانهٔ مثبت تعریف میکند.
¶ نتایج مورد انتظار
| منبع | جریان ۲ کیلواهم | جریان ۴ کیلواهم | توان کل مقاومتها |
|---|---|---|---|
| ۲ ولت | ۱ میلیآمپر | ۰٫۵ میلیآمپر | ۳ میلیوات |
| ۶ ولت | ۳ میلیآمپر | ۱٫۵ میلیآمپر | ۲۷ میلیوات |
| ۱۲ ولت | ۶ میلیآمپر | ۳ میلیآمپر | ۱۰۸ میلیوات |
برای موج زمانی، دامنهٔ نوسان ۳ ولت، فرکانس ۴ هرتز، دوره ۰٫۲۵ ثانیه، برد [−1,5] و مقدار اولیه ۱− ولت است. تغییر گام شبیهسازی تعداد نقاط را تغییر میدهد، نه قانون مقاومت ایدهآل را.
¶ خروجی و معیار آمادگی · ۳۰ دقیقه
نمودار موج با واحد، تصویر یا خروجی جاروب مقاومت و جدول سهردیفی مقایسهٔ دستی، پایتون و LTspice را نگه دارید. اگر شبیهسازی اجرا نشده، ستونش را انجامنشده علامت بزنید. تفاوت دو محور افقی، نصفشدن جریان با دوبرابرشدن مقاومت و وابستگی درجهٔ دوم توان به ولتاژ را توضیح دهید. یک سطر را با P=V²/R کنترل کنید و خطای تبدیل میلیآمپر به آمپر را پیش از آزمون شنبه اصلاح کنید.