Бутенко Д.В., Черкасова Г.С. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов (2014) (1186344), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Нарисовать схему мультивибратора на биполярных транзисторах.ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов572. Нарисовать временные диаграммы работы мультивибратора на биполярныхтранзисторах. По нарисованным диаграммам описать принцип работы мультивибратора.3. Какие элементы схемы определяют длительность выходных импульсов мультивибратора на транзисторах?4. Какие элементы схемы определяют длительность фронта выходных импульсов мультивибратора на транзисторах?5. Чем определяется максимально достижимое соотношение длительности импульса и длительности фронта?6.

Чем определяется амплитуда выходных импульсов транзисторного мультивибратора?7. Нарисовать схему простейшего мультивибратора на операционном усилителе.8. Нарисовать временные диаграммы работы мультивибратора на операционномусилителе. По нарисованным диаграммам описать принцип работы мультивибратора.9. Какие элементы схемы определяют длительность выходного импульса мультивибратора на операционном усилителе?10.

Чем определяется длительность фронта (спада) импульса выходного напряжения мультивибратора на операционном усилителе?11. Как следует изменить схему простейшего мультивибратора на операционномусилителе для получения выходных импульсов со скважностью, отличной от 2?ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов58ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО МОДУЛЯТОРАИ АМПЛИТУДНОГО ДЕТЕКТОРАЦель работы - изучение физических процессов, происходящих в схеме амплитудного модулятора и схеме диодного детектора. Исследование модуляционных характеристик модулятора при изменении амплитуды входного высокочастотного напряжения несущей, влияния выбора рабочего участка модуляционной характеристики накачество амплитудной модуляции.

Исследование характеристики детектирования детектора и качества детектирования.Краткие сведения об амплитудной модуляции и амплитудном детектированииМодуляцией называется процесс изменения одного из параметров высокочастотного (несущего) колебания по закону низкочастотного модулирующего сигнала. Приамплитудной модуляции происходит изменение амплитуды несущего колебания, пропорциональное модулирующему сигналу x(t). Если амплитудной модуляции подвергается гармоническое несущее колебание с частотой ω0 и амплитудой U0, то уравнениедля амплитудно-модулированного (АМ) колебания может быть записано какUАМ = U0(1+ax(t))cosω0t,Простейшее АМ-колебание получается при модуляции гармоническим сигналомx(t)=XcosΩt с частотой Ω<<ω0. Вид такого колебания показан на рис.

31, а. Пунктирная линия на временной диаграмме АМ-сигнала называется огибающей. Очевидно, чтопо форме огибающая совпадает с модулирующим сигналом.Отношение амплитуды огибающей UΩ=aX к амплитуде немодулированного колебания U0 называется индексом модуляции:mU  aXU0 U0При модуляции гармоническим сигналом можно определить m по временнойдиаграмме АМ-сигнала (рис. 31, а):mmaxminU mAM U mAMmaxminU mAM U mAMТаким образом, выражение для АМ-колебания может быть переписано в виде:ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов59U AM (t )  U 0 cos  0 t mU 0mU 0cos( 0  )t cos( 0  )t22Рис. 31.

Вид АМ-колебания при модуляции гармоническим сигналом (а), спектр АМсигнала при модуляции гармоническим (б) и сложным (в) сигналамиИз полученного выражения следует, что спектр простейшего АМ-сигнала (рис.31, б) имеет три составляющих с частотами ω0 (несущая частота), ω0 + Ω (верхняя боковая частота) и ω0 - Ω (нижняя боковая частота), причем амплитуда боковых частот оказывается в m/2 раз меньше амплитуды несущей.В общем случае, когда модуляция осуществляется сложным сигналом, спектркоторого ограничен частотами Ωmin …Ωmax, спектр АМ-сигнала помимо несущей частоты включает в себя верхнюю и нижнюю боковые полосы, симметричные относительнонесущей частоты (рис 31, в), т. к.

каждая спектральная составляющая модулирующегосигнала с частотой Ωi преобразуется в составляющие АМ-сигнала ω0+Ωi. Ширина спектра АМ-сигнала в этом случае равна 2Ωmax, а огибающая по форме будет повторять модулирующий сигнал.ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов60Таким образом, как и при других нелинейных преобразованиях, при амплитудной модуляции происходит преобразование спектра сигнала, т. е. модулирующий сигнал переносится в более высокочастотную область спектра. Поэтому в состав амплитудного модулятора должны входить нелинейный элемент и полосовой фильтр с центральной частотой полосы пропускания, равной ω0, и с шириной полосы 2Ωmax. Например, амплитудный модулятор может быть выполнен на основе усилительного каскада,активный элемент которого специально вводится в нелинейный режим.

При этом несущее колебание подается на вход такого каскада, а модулирующий сигнал может бытьподан как во входную, так и в выходную цепь.На рис. 32, а показана схема амплитудного модулятора на полевом транзисторе,в которой несущее и модулирующее колебание подаются в цепь затвора.Рис. 32. Амплитудный модулятор на полевом транзисторе: схема (а) и временные диаграммыработы (б)Постоянное напряжение в цепи затвора Uсм выбирается таким образом, чтобытранзистор работал на нелинейном участке ВАХ передачи. Нагрузкой транзистора является колебательный контур с резонансной частотой ω0 и полосой 2Ωmax.

Принцип работы модулятора иллюстрируется временными диаграммами (рис. 32, б). Переменнаясоставляющая входного напряжения представляет собой сумму модулирующего напряжения и напряжения несущей частоты. Согласно ВАХ передачи напряжение Uзипреобразуется в импульсы выходного тока, спектр которых содержит множество составляющих kω0+nΩi, где k и n – целые числа. Благодаря колебательному контуру проОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов61исходит выделение спектральных составляющих в полосе контура, соответствующихнесущей частоте и боковым полосам.Режим работы модулятора с приемлемыми искажениями может быть определенс помощью модуляционной характеристики – зависимости амплитуды первой гармоники выходного тока активного элемента модулятора от постоянного напряжения смещения во входной цепи при заданной амплитуде несущего сигнала.

Примерный видмодуляционной характеристики показан на рис. 33. Анализ работы модулятора показывает, что для обеспечения минимальных искажений (т. е. для обеспечения максимального соответствия формы модулирующего сигнала и огибающей АМ-сигнала) необходимо выбрать Uсм, соответствующее центру линейного участка модуляционной харакminmaxтеристики, ограниченного значениями U сми U см:U см 0minmaxU см U см.2Рис. 33. Модуляционная характеристика модулятора, схема которого приведена на рис.

32,а.При этом максимальную амплитуду модулирующего напряжения надо выбиратьтак, чтобы рабочая точка не покидала линейный участок модуляционной характеристики:UmaxmmaxminU см U см.2Из-за сложности измерения переменного тока на высоких частотах на практикемодуляционная характеристика измеряется приближенно как зависимость выходногонапряжения модулятора от напряжения смещения во входной цепи, т. к. выходное напряжение формируется на колебательном контуре в выходной цепи и поэтому примерно пропорционально амплитуде первой гармоники выходного тока.ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов62Детектирование представляет собой процесс, обратный модуляции.

Если впроцессе модуляции спектр модулирующего сигнала x(t) преобразуется и переносится вобласть более высоких частот, то при детектировании спектр модулированного сигналапереносится в исходную низкочастотную область, при этом происходит восстановление исходного сигнала x(t). Входным напряжением амплитудного детектора являетсяАМ-сигнал, выходное напряжение при неискаженном детектировании по форме должно соответствовать огибающей входного АМ-сигнала.Для построения амплитудного детектора необходимы нелинейный элемент иФНЧ.

Простейшим амплитудным детектором является диодный детектор (рис. 34, а):функцию нелинейного элемента выполняет диод, а в качестве ФНЧ используется выходная RC-цепь. Рассмотрим работу диодного детектора в случае, когда на его вход подается АМ-сигнал с несущей частотой ω0 и частотой огибающей Ω. Благодаря выпрямляющим свойствам диода входное напряжение преобразуется в последовательностьимпульсов тока, амплитуда которых оказывается промодулированной колебанием частотой Ω.Рис.

34. Диодный амплитудный детектор: схема (а), преобразование спектра при амплитудном детектировании (б), временные диаграммы работы (в).Можно показать, что, помимо составляющих с частотами kω0+Ω, спектр токадиода будет содержать постоянную составляющую и низкочастотную составляющую счастотой Ω. Выходная RC-цепь должна преобразовать эти составляющие спектра тока ввыходное напряжение и при этом подавить более высокочастотные составляющие (рис.34, б). Для этого элементы выходной цепи детектора выбирают исходя из условияОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова.

Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов632π/ω0 << RC << 2π/ΩВременные диаграммы работы амплитудного детектора показаны на рис. 34, в.Выходное напряжение детектора имеет постоянную составляющую, относительно которой изменяется переменное напряжение с частотой Ω. Также видно, что вследствиеневозможности подавить ВЧ-составляющие до нуля выходное напряжение детекторасодержит колебание частоты ω0, по форме близкое к пилообразному (заряд С через малое сопротивление открытого диода и разряд через R). Размах этих колебаний можноуменьшить, увеличивая постоянную времени выходной цепи детектора.

Характеристики

Список файлов книги