Для студентов МАИ по предмету Устройства приема и передачи сигналовМетодичка по ЛабеМетодичка по Лабе 2016-04-07СтудИзба

Книга: Методичка по Лабе

Описание

Методические указания к лабораторной работе под названием: Исследование диодного детектора АМ сигналов.

Характеристики

Учебное заведение
Семестр
Просмотров
142
Скачиваний
11
Размер
4,2 Mb

Список файлов

ReadMe

Файлы скачаны со студенческого портала для студенты "Baumanki.net"

Файлы представлены исключительно для ознакомления

Не забывайте, что Вы можете зарабатывать, выкладывая свои файлы на сайт

Оценивайте свой ВУЗ в различных голосованиях, в том числе в досье на преподавателей!

02

Распознанный текст из изображения:

ИССЛЕ ОВАНИЕ ЕТЕКТОРОВ НЕПРЕРЫВНЫХ АМ-СИГНАЛОВ НА

ПОЛУПРОВО КОВЫХ ПРИБОРАХ И МИКРОСХЕМАХ,

ЦЕЛЬ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ.

Основньзми задачами лабораторной работы являются;

1. Ознакомление с принципом рабаты детекторов АМ сигналов на

полупроводниковых приборах и микросхемах и их основными

характеристиками.

' 2, 3кспериментальное исследование характеристик и параметров АМ-

аМГЗЗВДОВ,

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДЕТЕКТОРА АМ-СИГНАЛОВ.

Детектором АМ-сигналов называется устройство. служащее дзя

получения на выходе напряжения соответствующего закону изменения

амплитуды подводимого к детектору колебания.

Детектор состоит из нелинейного сопротивления и нагрузки на

к~зтарой выделяется напряжение пропорциональное модулирующей

4ф~зйщйи'

ВОД~:в качевтве нелинейного сопротивления используется диод, то такой

д~и!итар На$ьзвается диодиым ~рис. 1.а). Если для детектирования

фа11йффффффя 'т1занэйстор, то такой детекто1з называется детектором иф

4чЯ~фФ (Зфйнзнюто~жйм детектором), Схема Одного ив вариантов

~ффффф~:Дф$4К"Ифа"ЗММИТФРНЫЙ ДЕтЕКтОР С ОбЩИМ кпддеКЯфвМ

"35Ц~~~:.:(1.;6).

04

Распознанный текст из изображения:

Здесь М вЂ” коэффициент

фф циент модуляции. Величина емкости конденсатора С

выбирается так, чтооы ток

к этой частоты создал падение напряжения на

ва~ ну зке„т.е.

— '>й

!

йС'

При зтом слови

р у и напряжение на выходе детектора повторяет

изменения амплитуды подводимого колебания. Конденса!ор С по,!и!ряж!!е!~я

положительными пиками подводимого колебания (р ! .3 !

рис. ! и разр!!жзе'1ся в

ин".ервалах между ними, Если напряжение на конденс.п о

нса!'орс ~ снсв!!с! с.!е 7!!!!., с!

изменением огибающей (рис,3), то такой детектор сч ~"

р считается !зе'!ь!нср!!!!они!,!ъ!

Дрв болыдой емкости (С2 рис. 3) может произойти искаженно о! !! 3,!!:;,чсп

Ри~, 3

'~фФфввт!в!$ Рввотв! летекчФ~Ф имеет вид ~ ! 1

;„:;::„...;,.Й,',,„.:.,!:,,::,'~

05

Распознанный текст из изображения:

ОсБОВные ЛАРАмктРы диодного дктккторА.

Основными параметрами диодного детектора являются

следующие:

1 Козффипнент передачи детектора для немодулированного сигнала Ь" д.

2. Еоэффнпнент передачи детектора синусоидально-модулированного

сигнала Кап.

. З,входйое сопротивление детектора В.вх,

4, КОэффйпиент нелинейных искажений ~,

5, Кмффийиент частотных искажений пзо,

Кпвффнциентом передачи детектора для немодулированного сигнала с

ю~)'дой 0щ называется Отношение

Ф~~сь ~~-~= приращение постоянной составляющей напряжения на нагрузке,

еъ$зваяное действием сигнала.

Коэффипиентом передачи детектора для синусоидальнаЯ9лУлированного сигнала К,яз называется отношение амплитуды

ФФ~~~~~ЩЛоФего сигнала на выходе детектора Ц„о к амплитуде огибающей

:а~63флафюэанного сигнала Мб на его входе.

- .Р'-" ,.',,

Жй

(3~

Щ,7

":-',,:,'-':-',!:"::.:::::.;::,

ф~й-:

~ опро1ивлением детектора называется ОГИЗ!и- 1зи~.'

частоты сигнала ж, протекающего через дезекгор.

Г„,

В.„, =

.У„

~фоме активной составляющей, входное сопротивление детектора

. иаеет также реактивную составляющую емкостного характера, обязанную

токам ввгсокой частоты, протекающим через емкость р-и перехода,

зхОЗффйПНЕНТОМ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКажеиий ~ НаЗЫВастея КОРЕНЬ

ь$Й нз ОТнопзения мощностей гармонических составляющих тока

ягод~®ирум~~ей частоты к мощности первой г~рм~н~~и;

06

Распознанный текст из изображения:

Козффнщцент частотных искажений п7О определяется частотной

характеристикой диодного детектора, имеющий вид.

К„К

$аФО7.

В.ц — внутреннее сопротивление детектора для частоты И. Прк

я®с'~ете детектора, кроме перечисленных Выше показателей. Кспольз~ются

'е вяутрейнпе параметры детектора, соотВетств~ юецке Ф.'.ГО эквкВьлекткс и

Фмаае фйе.4). ЭТО 8;д- крутизна, Й;д — вн"-треккее сопротквлекке и к,,—

-Йт ъсйлеийя. Они Определяются следующими сооткощеккямй

07

Распознанный текст из изображения:

Здесь ~.= и ~:= - постоянныс с стан ~я!авшие;, ~:.а з .::е,,: . В33Р%3еннк на нелинейном элемеи - пои " и ';вик °:-' вх' -'"-' —" шяъео$$дй."$ьяОго Бач~яжеиня с амп. и';:. ":и "..:-- вав~~дявжя. Я летек ~ ор МОжяо считать безыиерцйоииь::и

ДИОДБЫЕ ДЕТЕКТОРЫ АМ-СИГНАЛОВ.

В днодном детекторе в качестве нелинейного сопротивления

~яйся.'губ.я диод. вакуумный или полупроводниковый. Существует два

~яяая~ма Работы детектора. Режим линейного детектирования образуется, если к

..ягору подводится полезный сигнал «большой » амплитуды ~Ь„,>0,5В), Этот

Ийяется основным рабочим режимом детектора, Он обеспечивает

рФщце Фвтсоких качественных показателей.

Второй режим — режим квадратичного детектирования возникает.

Ц'- . аф,:Й~.: Он 'используется редко, только в специальных случаях как

ко детем~орв. Прн работе в этом режиме коэффициент передачи и

фФВ:ФжфкЮйюленйе детектора значительно меньшей величины, чем в

фещф46- ц зжйвях.от уровня сигнала. Кроме того, квадратичное

08

Распознанный текст из изображения:

В линейном режиме работы для расчета параметров петен,.ра вол1т-тамперную характеристику диода аппроксимирук1т дву мя О1рс1ками прямых, выходящих из начала координап

На рис. 5 и б показаны идеализированные вольт-ампсрпыс характеристики Вакуумного и полупроВОдникового диодов 1 и "~'ньзирно11 ли11ией показаны действительные характеристики.

Для полупроводникового диода идеализированная В1 льт11мъ."т ".:-.1я ХаРВКтЕРИСТИКа ОПРЕДЕ:1ястСЯ ДВУМЯ ПаРаМЕТРаМИ: КРУТИЗНОЙ ПРЯМпи~'."

Для вакуумного диода ~„„р-— О. В большинстве случаев 1„-.р позтому с достаточной для инженерной практики точностью можно с штать Ь ~р=О. Расчетные соотношенрга ллЯ '~„яр-О РассмотРены в Работе 131.

Рис. б ;,':: Рйс. 7 поясиявт приицип работы диодиого детектора немодулированных Ф46Фбвний пфи идеализированной вольт-амперной характеристике диода, н зтом ФИ)"Ми и. Фпюу прикладывается напряжение

1.1 =- 1.1. + Ц„сов сот.

Здесь, $Ав' пОсхОжниО6 Напряжение, выделяющееся на

яаяаВПфЦЦИ'.НЩффЭКЯ Й .ЯВЛЖОЩ66СЯ ПОЛЕЗНЫМ ЭффСКТОМ ЛСТФКТИРОВайИФ

09

Распознанный текст из изображения:

Рис. 7

~ок, протекаюший через диод в моменты времени, когда ц„соз ея ~ ~' .

Вид косинусоидальных импульсов.

Представив эти импульсы в виде ряда Фурье, получим постояни~ ю

сямтйкляющчО тока:

У Я

.У„= — (ып 0- О сов О)

к

аМааФ -:)ФФл отсечки тока, который определяется соотношением

сояд = —"

И

Ф

. Йв=. уавнаиий (7) и (8) следует, что постоянная составляющая тока

ф, ',, «щйфффф$-ф~!Нкцйей дВух переменньгх напряжений 13 и ц.

ЗЙВисймость 3 = 3(15 ) при ~ 1~ = сопз1 называется характернс~:.Икой

."щ)а~еща фис 3). Характеристики выпрямления могут быть получены

4$щМе$щ льцо путем измерения тОка 3= при различных значениях

~пзкФцйй Ц, и ы или Рассчитаны по уравнениям (7) и ф).

На Ркс. 8 Показана нагрузочная прямая, кОторая Определяется

10

Распознанный текст из изображения:

Г.

= — — = — ~хам! Я

'С помощью ха

~Пью характеристик выпрямления и нагрузочной прямой можно

определить графическим путем постоянной ток 3= и постоянное напряжение 1',-.

.при известных значениях амплитуды переменного напряжения и 13„, и

азиротииления нагрузки К;

Значение 0= при заданных 13„и К может быть получено также

раечетйыМ путем из уравнения, в котором ток, текуший в диоде,

йивается току, протекающему в резисторе, что соответствует

~>аеадаввтелвиому соединению этих элементов.

$13 ъР ни ~11), С7) '8

0'7 оечки,

1 ) можно получит расчетное соотношение для утла

Г„, соь.О Г 5 = — ~яп Π— Осо~О1 Р

12

Распознанный текст из изображения:

При действии на детектор амплитудно-модулированного колебания с амплитудой

ц„„= и„, ~ ~+ м„„а~) коэффициент передачи безынерционного детектора Кж~1 определяется соотношением (3), которое в случае идеализированной вольт-ампернои характеристики диода принимает вид:

Кц,= сов О Вхо н

хсдное сопротивление диодного детектора является ь=;-'.мплексным. Оно;

.. Оно может оыть представлено эквивалентной схемой сос " '

из параллельного соединения входной емкости С„и входного акти~~о сопротивления В.вл Входная емкость детектора, примерно, равна

С,„=С„„.+ С„,

С~ - емкость анод-катод; (~ ' .-ФМФМть мои'щка,

АИмвная часть входного сопротивления при идеализированной

Й~фй~ФВФ.ЛМода оп$~ледяется соотношением фис 11)

13

Распознанный текст из изображения:

ТРАНЗНСТОРНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ АМ-СИГНАЛА В МИКРОСХЕМНОМ

ИСПОЛНЕНИИ.

В настояшее время, кроме диодных детекторов, полз чили гпирокг!е распространение также транзисторные детекторы.

Существуют три основных схемы таких детекторов — змизтерный колдекзззриьтй и базовый, получившие свое ~~~~а~~~ по ыестз включения йатрузкй. Для детектирования применяются обычно высокочастотные трйизнсторвз, у которых параметр р !'коэффиц!!ент усиления по току в схеме О"й ВФ Щи~межУТОЧНОЙ частоте мало отличаетсЯ от значениЯ ~а на низких частотах

В змиттерном детекторе !рнс, 1.6~ детектирование осу!цествляекея ЗВф4ВТ"ЙВВИИЕВИОСТИ. ЗаВИСИМОСТИ Х! = фаз;) ИМЕЮЩИЙ ЗКСПОНЕНВИЛЛЬНЫВ Втер,,ТакМ детектор обладает козффйциентом передачи меньше ели!зины фВВ! ЩТВВЬИО Высокое ВКОЛНОЕ сОПРотивяеннЕ' И больц!ОЙ динаатйче!Сваей ' ' В ВКзО4ййк свтиВВОВ.

(-хек!!Оаюво дс! торхор в.! . «, » « - !! " рассматриваться как диодный детектор в цепи базы и З сиди !с ! ! из:". ' ": ' транзисторе ~ффект детектирования здесь возникаез и! с !гг! !ю.!витии .: а яарактеристикт! ~а'= !зй!Яз) (зкспоненциальный детектор х!азы ьп !!з: "; ' Раб!Мак точка выбирается на изгибе характеристики подбором иа!П яж."а .-. батареи ~~ РИФ 1:2

Достоинством базового детектора ('см, рис, ! 2) слузктп дгзбаво'!ьв-с ~КфКВКйф,. ДФЦЗВВМОС КОЛЛЕКТО~ЭНОЙ Цепью транзистора. Однако про! б!языком 43$кквВВФ'йй ЦИОдФ дФтФктОРВ В коллекторнОЙ Пепи также возникает !зр>!зссс ,'ВЙФф$$й))нмщнВ, эффект которого противоположен по знаку;зффск !~ 'зяб' В;бйЗОВОП' цепи ~обратное детектирование), В резулз,з !зте

тгвр!Вдйчн уменыпится, Таким ООразом, В Отлйчис От пор~;.-:~з:.Кем~!

3КВЧМийьиО меньший зтиапазон Вхолйььк сигналов

14

Распознанный текст из изображения:

Транзисторные детекторы в настоящее время выполняются обычно

в мнкросхемном исполнении.

На рис. 13 приведена принципиальная схема эмиттерного

детектора, построенная на микросхеме универсального назначения 2уС281,

Ип ныл промежуточной частоты подводится к детектору через разделительную

~~ейаЧку„состоятцунз из внешнего конденсатора С1 и внутреннего резистора КЗ.

~)фзка детектора образована внутренними резисторами микросхемы.

вязли соиротивление К и внешним резистором К2. Конденсатором

': уаВи: слуаит внешний конденсатор СЗ.

Внешний конденсатор С4 — разделительный. Внутренний резистор

,'',::, ф::,:,:~)~Й-'рцфщемау режим работы транзистора по постоянному току. явившийся

ДЛя1;ДФЗФк'шрования.

)„': -"~

На рис 14 приведена принципиальная схема микросхемы

'ЪА-4З, предназначенной для работы в качестве амплитудного дстек мра ц

4$лителя АРУ в приемниках сигналов с амплитудной модуляцией.

м2'клите

Эмиттерный р-и переход транзистора Т1 используется для

Вюетроения детектора. В детекторе применяется разделенная нагрузка.

Ф~тояхцая из резисторов КЗ, К4 и внешнего резистора Й.н присоединенного к

Вам 9-5 микросхемы и из конденсаторов С1 и С2. Это позволяет увеличить

ЮВФдиое сопротивление детектора, улучшить фильтрацию напряжения несущей

чФФ~я~ща:иа входе УНЧ и добиться минимального различия сопротивлений

зузкй. детектора по постоянному и переменному току, что необходима для

~ай:ййя минимальных искажений продетектированного сигнала.

Коддакторньтй р-и переход транзистора Т1 используется в качестве

, ~~~я АРУ; Нагрузкой этого детектора является обычно внешний резистор,

мьгй ~ ежду вь|водами 4 и 7, резистор К5 и входно' сцц11о;;ц~,~:., „;:

онденсатор нагрузки обычно присоединив|с~ к в „ц~, -~ '

микросхемы. Второй транзистор используется как усилитель ЛРу ~

иагрузочиым сопротивлением Кб в цепи коллектора. Характеристик«ллем '.1-

детектора приведены на рис. 15,

13

15

Распознанный текст из изображения:

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Принципиальная схема лабораторного макета приведена на рис 1 » .

актоит из предварительного УПЧ, выполненного на транзисторе 1141оБ

.М:„дфюди0го детектора АМ сигналов на полупроводниковом диоде ДЗЖ.

его нагрузки К и С могут изменяться с помощью переключателей П.

Маз

В качестве источника ВЧ сигнала применяется ГС'С' ~ ипа 1 4-1ХА

Флй Г4102. В

' 10-. Выходными измерительными приборами служат микроампермезр.

аояьтметр типа В3-13 и осциллограф типа С1-5.

16

Распознанный текст из изображения:

Задание на экспериментальное исследование.

Задание на экспериментальное исследование выдается

нреподавателем отдельно для каждой бригады студентов.

1. Снять детекторные характеристики диодного детектора.

(т.~а зависимость приращения постоянного тока детектора, от амплитуды

,:;:.:::::--": -:::каМбдулироваиного входного сигнала) для трех значений сопротивления

— щ(фа нагрузки.

Иа основании полученных данных рассчитать ко и1 фиииси

г » ередачи К, » и построить зависимость Кдот уровня иссушай вхолиьч о

сигнала. Рассчитать теоретические значения величины К„. диолиьч и

за."тектора по формулам (12) и (15) для трех значений сопротивлений

резистора нагрузки и сравнить полученные данные с эксперимент;ьи,ныл~

. 2. Подать на вход УПЧ модулированный сигнал с частотой модуляции 400

или 1000 Гц, М=0,3 —: 0,5, и„= 10мВ.

Измерить с помощью осциллографа и вольтметра коэффициент

~выдачи Кап для диодного детектора при различных значениях емкости и

4 » эйуотивления нагрузки.

' 'азами экспериментально значения величин К и С нагрузки (для данных М и

'Й), дри которых коэффициент передачи детектора К~и наибольший, а

$~ю~ааеиия модулирукйцего сигнала наименьшие. По формуле (1) проверить

ватным путем полученные данные.

3, .Яэмарйть входное сопротивление для трех значений сопротивлений

$ФэйстщкФ ЙЭГя'зкй » рассчитать теоретическое значение Й. „для этого

ори по формуле.(17) или (18) и сравнить полученное значение с

ф$ьюпадьньгмй дйнйыми.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРОВЕДЕНИЮ РАБОТЫ.

1. Настроить предварительный УПЧ в резонанс (1.= 0,9 мГц) Индикацию

юстройки производить по выходному току или напряжению детектора,

поддерживая такой уровень сигнала на входе УПЧ, чтобы последний нс

тяерегруаался.. Для этой цели следует снять амплитудную характеристику тракта

УХЯ- детектор (Ц„„~ь,.= 5мв„Ц,~,;„= бОмВ).

2. Див Йзтяе)венФг входного ~>противления детектора предварительно

вар~ юли зниаааейжое сопротивление контура УПЧ методом

, и » -~. "Помо®ьнз вольтметра эамеряются полосы пропусааииа Ь$::: и

17

Распознанный текст из изображения:

~~ГЗ кМ' УПЧ

гура УПЧ (по уровню 0,7) при шунтировании его известными 4эбфотивлениями К1 и К2. На основе соотношений.

2лса4 ~Г 1 1 2Л'-'~~г г' эг

;;„„. ФдФ'С-:-:емкость контура (равна 160 пФ); К1=1 кОм; В2-20 кОм);

акая-полоса УПЧ определяется эквивалентное сопротивление конт~ ра

я, яг ~ ЛР; — ЛГ г )

Р,ЛР;+ ЯгЛЕ

4Ь®щ®яя дваждьг напряжение на контуре уПЧ при включенном и отключенном

4Фггекторе, найдем входное сопротивление по формуле

Р

Гг,'Гг — !

женном контуре ином контуре (П е детектора при производить с

ий,следует проКал

КЧИЯ6 КОЗффИЦИ

для немодулнрованнн:

ты измерении

1~н1= )~н' = Кнг=

13 .1 ~ К,г ~Б ~ 1 ! К~ , .'13-. 1" ь ' в

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА.

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1. Принципиальную схему макета.

2. Таблицьг.с зкспериментальнмми д~нн~~~.

3' 'ЭФФЙ ерияейтвльные Графики.

, 4:, 'Я~Я~ЧЕгГЯ%фй СООТНОЦГЕНКЯ И РЕЗУЛЬТЙТЫ ИЗМЕРЕНИЙ. ВЫВОДИ ПО РЕЗЪ;ТЬ'Гатж

~:Реей.

: ~!':,'-,";:,;':г:::;",!ф~ф-:~$;;-';: $ЩЩ)ЯКФЩ1Ф На НЕНаГРУ .;";".:.'-';-.;:".-"-,.'.:,'::::::::",::,' " " "' ":::~$~~~~Д~$~!~~~~

Для удобства результа

сигнала следует заносить в таблицу.

(П~ в положении 3): 1в положении 4).

детектировании

ЙОмОщью вольтметра или ибровать по контрольному Фита усиления ведтккйяь|ФГО

Картинка-подпись
Хотите зарабатывать на СтудИзбе?

Комментарии

Поделитесь ссылкой:
Рейтинг-
0
0
0
0
0
Поделитесь ссылкой:
Сопутствующие материалы
Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Нет! Мы не выполняем работы на заказ, однако Вы можете попросить что-то выложить в наших социальных сетях.
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
3552
Авторов
на СтудИзбе
921
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее