Работа № 4
Построение генераторов типовых сигналов

Цель работы

Приобретение навыка самостоятельной разработки моделей. Ознакомление с особенностями организации непрерывной симуляции в режиме авторестарта.

Программа работы в лаборатории

  1. Ознакомиться с моделями линейно-нарастающего сигнала.
  2. Разработать блок-схему генератора типовых сигналов.
  3. Подготовить вопросы преподавателю по проделанной работе.

Методические указания

В практике моделирования часто возникает потребность в использовании типовых генераторов сигналов (пилообразного, треугольного, прямоугольного). Однако далеко не все программы предоставляют полный набор генераторов. В обязательный комплект входят генератор линейно-нарастающего сигнала и синусоидальный. Предполагается, что остальные генераторы пользователь может собрать самостоятельно, применяя простейшие математические блоки.

Основой для проектирования всех генераторов сигналов является линейно-нарастающий сигнал (блок ramp или v(t-dt)). Однако если требуется организовать режим непрерывной работы модели, то генератор линейно-нарастающего сигнала можно использовать лишь в тех случаях, когда во временном окне процесса симуляции укладывается целое число периодов синтезируемых сигналов, т.к. выходной сигнал блока ramp сбрасывается к нулю в момент рестарта. Возникает потребность в запоминании состояния между повторными симуляциями. С этой задачей могут справиться только блоки с эффектом памяти: интегратор (блок 1/s) или регистр задержки (блок 1/z). На чертеже 1 представлены модели генераторов линейно-нарастающего сигнала. В свойствах симуляции задан режим ручного авторестарта. Изучите движение координат модели. Разберитесь в чем отличие реакции программы на команды меню Симуляция > Start и Симуляция > Resume. Лучший вариант генератора – на регистре задержке, т.к. исполняемый код процедуры реализующей интегратор больше, а кроме того может потребоваться режим симуляции с автоматической предустановкой начальных условий на первом шаге в точку баланса по постоянной составляющей (выходная координата интегратора устремится к бесконечности и перегрузит вычислительное ядро процессора).

Чертёж 1

На чертеже 2 представлен прототип генератора, который нужно построить в программе VisSim (бесплатная академическая версия 3.0 не имеет встроенных генераторов). Запустите процесс симуляции. Убедитесь, что синтезируемые сигналы сохраняют текущую фазу при авторестартах. Измените свойства симуляции – установите флаг Retain State в положение FALSE. Запустите процесс симуляции. Убедитесь, что генераторы не сохраняют текущую фазу сигнала и при каждом авторестарте фаза сбрасывается в начальное состояние. Точно так же должен работать ваш генератор. Дополнительно должна быть реализована возможность контроля частоты, амплитуды, фазы и дополнительного параметра внешним сигналом. Легче всего реализовать пилообразный сигнал. Из него можно сделать прямоугольный сигнал с задаваемой скважностью и треугольный сигнал. Подсказка: решение поставленной задачи связанно с использованием нелинейных преобразователей.

Чертёж 2

7.09.2007