Лаба6 (Лабораторная работа №6)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Лабораторная работа №6

Исследование спектров видеосигналов

работу выполнил

группа

проверила: Стеценко О.А.

Москва 2011

Цель работы: Исследовать нелинейные преобразования гармонического сигнала при воздействии его на нелинейный резистивный элемент (нелинейное сопротивление).

Описание лабораторной установки.

Структурная схема лабораторной установки

Лабораторный макет представляет собой резонансный усилитель.

Усилитель выполнен на полевом транзисторе. Транзистор можно рассматривать как нелинейный резистивный элемент (нелинейное сопротивление). Проходная ВАХ транзистора определяет зависимость между выходным током транзистора и входным напряжением.

Генератор сигналов специальной формы (ССФ) вырабатывает гармоническое напряжение, которое подается на вход транзистора через гнезда «Вх.1».

Форма выходного тока наблюдается на экране осциллографа, подключенного к гнездам «Вых.2».

В работе исследуется зависимость формы выходного тока от режима работы транзистора. Режим работы определяется положением рабочей точки на проходной ВАХ транзистора.

Регулировкой напряжения смещения U0 положение рабочей точки на ВАХ можно изменять. Ручка регулировки напряжения смещения выведена на верхнюю панель макета.

Питание макета осуществляется от универсального источника питания «±15 В».

В выходную цепь усилителя включен параллельный колебательный контур LC . Напряжение на контуре измеряется вольтметром, подключенным к гнездам «Вых.1».

Принципиальная схема резонансного усилителя

Определение амплитуд гармоник тока производится по показанию вольтметра с использованием соотношения: Un = InRр , где In,Un  амплитуды тока и напряжения на контуре, соответствующие n- гармонике, Rр  резонансное сопротивление контура с учетом шунтирующего действия транзистора и измерительных приборов (определяется экспериментально). При этом подразумевается, что частота определяемой гармоники точно равна резонансной частоте контура. Настройка осуществляется путем изменения частоты входного напряжения при поддержании неизменной амплитуды. При измерении напряжения следует помнить, что шкала вольтметра проградуирована в эффективных значениях.

f_рез = 480,0 кГц = 480 ∙ 10³ Гц

f₁ = 477,4 кГц = 415,4 ∙ 10³ Гц

f₂ = 483,0 кГц = 483,0 ∙ 10³ Гц

∆f = |f₁-f₂| = 6 кГц = 5,6 ∙ 10³ Гц

С = 10⁴ пФ = 10⁴ ∙ 10^-12 Ф = 10^-8 Ф

Q = f_рез/∆f = 85,714

Резонансное сопротивление контура:

Амплитуды гармоник в линейном режиме

f = f_рез = 480 кГц

I₁ = U₁/R_p = 7,5 / 2842 = 2,639 ∙ 10^-3 А

f = f_рез / 2 = 240 кГц

I₂ = U₂/R_p = 2,0 / 2842 = 7,037 ∙ 10^-4 А

f = f_рез / 3 = 160 кГц

I₃ = U₃/R_p = 0,8 / 2842 = 2,815 ∙ 10^-4 А

Амплитуды гармоник в режиме степенной аппроксимации ВАХ

f = f_рез = 480 кГц

I₁ = U₁/R_p = 5,2 / 2842 = 1,83 ∙ 10^-3 А

f = f_рез / 2 = 240 кГц

I₂ = U₂/R_p = 2,0 / 2842 = 7,037 ∙ 10^-4 А

f = f_рез / 3 = 160 кГц

I₃ = U₃/R_p = 1,25 / 2842 = 4,398 ∙ 10^-4 А

Форма тока в линейном режиме

форма тока в режиме степенной аппроксимации ВАХ

форма тока в режиме с отсечкой

Спектр тока

Вывод: В ходе лабораторной работы было исследовано нелинейное преобразование гармонического сигнала при воздействии его на нелинейный резистивный элемент.

Ответы на контрольные вопросы

Нелинейными цепями называют такие цепи, к которым не применим принцип суперпозиции. Это приводит к тому, что в нелинейных цепях выходной и входной сигнал связаны нелинейной зависимостью.

Безынерционность нелинейной цепи означает мгновенное изменение тока в элементе вслед за изменением приложенного к нему напряжения.

Графический метод определения тока в нелинейном элементе – позволяет определить форму тока протекающего через нелинейный элемент, если задан график ВАХ и задано графическое напряжение приложенное к нелинейному элементу.

Степенная аппроксимация используется при малых амплитудах входного сигнала, а кусочно-линейная аппроксимация используется при больших амплитудах приложенного напряжения.