А.Н. Яковлев - Радиотехнические цепи и сигналы. Задачи и задания (1266314), страница 29
Текст из файла (страница 29)
10.5 (в соответствии с вариантом задания).Несущая частота ω0 входного сигнала и частота модуляции Ωзаданы в табл. 10.6 (в соответствии с подвариантом задания).Примечания: а) при диодном детектировании следует аппроксимироватьВАХ НЭ ломаной прямой; б) при построении схемы детектора на транзисторе,влиянием нагрузки на НЭ можно пренебречь.21110.4. КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕТребуется:а) нарисовать принципиальную схему;б) построить ВАХ заданного НЭ, при необходимости выбратьсмещение и провести аппроксимацию ВАХ (совместив на графикезаданную и аппроксимированную характеристики);в) рассчитать параметры нагрузки детектора R , C , обеспечивающие требуемую амплитуду выходного сигнала U Ω ;г) рассчитать и построить характеристику детектированияΔU 0 = f (U m ) ;д) рассчитать напряжение на нагрузке и выходе детектора;е) построить временные диаграммы напряжения на детекторе(диоде или транзисторе) и на нагрузке.Таблица 10.5ПараметрыТип НЭ изтабл.
8.2Uн , ВS , мА/ВВарианты45012309182–––––678960–2––––2–1.5–––––––5––6Um , В3.00.53.50.54.00.25.50.86.00.6UΩ , В1.25.02.04.03.04.02.08.03.36.0M0.50.70.70.60.80.60.40.70.60.8Таблица 10.6Параметры67ω , ⋅10 рад/с1050.84312.41082Ω , ⋅103 рад/с624436502501879421850043021860123Подварианты458910.4.4. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ В РАДИОЦЕПЯХВ табл. 10.7 заданы для соответствующих вариантов тип нелинейного элемента, вид нелинейного преобразования и входнойсигнал. Параметры входного сигнала в зависимости от номера подварианта даны в табл. 10.8.Требуется:а) начертить эквивалентную схему, указав только необходимыедля заданного преобразования элементы;212ГЛАВА 10.
НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВб) обоснованно определить параметры нагрузки – параллельного колебательного контура или RC -цепи;в) самостоятельно выбрать смещение U 0 на вольт-амперной характеристике НЭ в соответствии с видом заданного преобразования(для вариантов 0–3, 6 и 7);г) аппроксимировать рабочий участок ВАХ НЭ (вид аппроксимирующей функции выбрать с учетом заданного преобразования иамплитуды U m );д) аналитически определить спектр тока, протекающего черезНЭ;е) построить временную диаграмму огибающей выходного напряжения на нагрузке.МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯТеоретические сведения даны в работах [1–3], примеры и задачи –в [4–8].При выполнении вариантов 2 и 3 следует определить также амплитуду модулирующего сигнала U Ω , которая обеспечит заданноезначение коэффициента модуляции M .
При выполнении вариантов 4 и 5 при расчете контура можно принять, что его добротностьQ равна 100.При использовании в качестве избирательной нагрузки резонансного контура выбор его сопротивления следует проводить изобеспечения критического режима, т. е. U вых.max =| Eп | , где | En | –напряжение коллекторного или стокового источника питания, которое можно принять равным 24 В.Для вариантов 6 и 7 f г = f 0 + f пр , где f np = 465 кГц. Амплитудунапряжения генератора (гетеродина) надлежит выбрать самостоятельно.Таблица 10.7НомерНЭ из Вид нелинейноговарианта табл.8.2 преобразования001124Диодное детектированиеДиодное детектированиеАмплитуднаямодуляциясмещениемВходной сигналU m [1 + M cos(2πFt )]cos(2πf 0t )U m [1 + M cos(2πFt )]cos(2πf 0t )U m cos(2πf 0t ) + U Ω cos(2πFt )21310.4.
КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕОкончание табл. 10.7НомерНЭ из Вид нелинейноговарианта табл.8.2 преобразования38445765АмплитуднаямодуляциясмещениемУдвоение частотыНелинейноерезонансноеусилениеВходной сигналU m cos(2πf 0t ) + U Ω cos(2πFt )U m cos(2πf 0t )U m cos(2πf 0t )ПреобразованиечастотыU m [1 + M cos(2πFt )]cos(2πf 0t ) ++U m.г cos(2πf г t )76ПреобразованиечастотыU m [1 + M cos(2πFt )]cos(2πf 0t ) +85U m [1 + M cos(2πFt )]cos(2πf 0t )96Усиление АМколебанийУсиление АМколебаний+U m.г cos(2πf г t )U m [1 + M cos(2πFt )]cos(2πf 0t )Таблица 10.8Номер f ,0подварианта МГц01234567895.04.54.03.53.02.52.01.51.00.5M0.600.150.200.250.300.350.400.450.500.550, 1F,кГц U ,mВ100.5090.7581.0171.2561.5051.7542.0032.2522.5012.7523,6,7Um ,мВ567891011121314Um ,В0.050.060.070.080.090.100.110.120.130.14Варианты4Uo ,В0.100.150.200.250.300.350.400.450.500.55Um ,В0.500.450.400.350.300.250.200.150.100.05Uo ,В2.01.91.81.71.61.51.41.31.21.158, 9U m , Uo , U m ,ВВВ2.0 0.85 0.051.9 0.80 0.061.8 0.75 0.071.7 0.70 0.081.6 0.65 0.091.5 0.60 0.101.4 0.55 0.111.3 0.50 0.121.2 0.45 0.131.1 0.40 0.14Ученье – свет,а не ученье – чуть свет на работу!Шутка ученогоГЛАВА 11ГЕНЕРИРОВАНИЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ11.1.ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫПонятие автоколебаний (АК), автогенератора (АГ).
АГ с внешней и внутренней обратной связью (ОС). Основные схемы АГ свнешней и внутренней ОС. Режим самовозбуждения и стационарный режим работы АГ. Квазигармоническая теория автогенератора. Условия устойчивости стационарного режима. Особенностирасчета АГ с внутренней ОС [1, 9.1…9.6, 9.9; 2, 14.4, 14.5; 3,гл. 1.3]. RC-автогенераторы [1, 9.11 и 2, с. 360…362].11.2.КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯКолебания, возникающие в радиотехнических цепях самопроизвольно без внешних колебательных воздействий, называютсяавтоколебаниями (АК).
Автогенераторы (АГ) – это устройства сОС, в которых возникают и устойчиво генерируются АК. В АГпроисходит процесс преобразования энергии источника питания вэнергию АК. ОС в автогенераторе может быть внешней и внутренней.АГ с внешней ОС – это генераторы, в которых энергия для поддержания автоколебательного процесса поступает по конструктивной цепи ОС, соединяющей через четырехполюсник ОС β( jω)вход и выход основного четырехполюсника K ( jω) , рис. 11.1, а.21511.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯАГ с внутренней ОС для поддержания автоколебаний используют внутренние физические процессы в нелинейных элементах(НЭ), приводящие к появлению на ВАХ НЭ участка отрицательного дифференциального сопротивления.АГ с внешней ОС делятся на LC- и RC-автогенераторы. LCавтогенераторы выполняются по схеме с трансформаторной ОС(рис.
11.1, б) и по “трехточечным” схемам (рис. 11.1, в). Нарис. 11.1 обозначено: АЭ – активный элемент, в качестве которогомогут быть использованы лампы, полевые и биполярные транзисторы, интегральные микросхемы (операционные усилители ОУ).CP UвыхUвыхX3MK(jω)АЭLβ(jω)U0аX1АЭCX2EПбвРис. 11.1Основные разновидности RC-генераторов: автогенераторы сфазобалансной цепью (рис.
11.2, а) и с RC фазосдвигающей цепочкой (рис. 11.2, б).R1С1выхKR2C2СAЭRСRRU0аССRHEПвыхбРис. 11.2RC-автогенераторы чаще всего используются для генерирования низкочастотных колебаний ( f г < 105 Гц).216ГЛАВА 11. ГЕНЕРИРОВАНИЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙПри исследовании и расчете АГ решают две основные задачи:1) при каких условиях система самовозбуждается; 2) каковы амплитуда и частота АК в стационарном режиме. Поэтому выделяютиз процесса установления АК два основных режима: режим самовозбуждения и стационарный режим.РЕЖИМ САМОВОЗБУЖДЕНИЯ (ЛИНЕЙНЫЙ РЕЖИМ)При самовозбуждении АК их амплитуда мала и АЭ в этом режиме рассматривается как линейная цепь.Критерии устойчивости линейных цепей с ОС были рассмотрены в п.
5.2.В соответствии с критерием Найквиста условия самовозбуждения можно представить в видеH ( jω) = K ( jω)β( jω) = 1(11.1)или⎧⎪ K (ω)β(ω) ≥ 1 − амплитудные условия самовозбуждения,⎨⎪⎩ϕK (ω) + ϕβ (ω) = 2πn − фазовые условия самовозбуждения(положительная ОС),где n = 1, 2,3...Для LC-автогенератора с трансформаторной ОС(11.2)K ( jω) = ⎡ SZ p / (1 + a 2 ) ⎤ exp[− jarctg(a) + j π] ,⎢⎣⎥⎦β(ω) = ( M / L)[exp( j π)] ,где S – дифференциальная крутизна АЭ в рабочей точке;Z p = ρQ = ρ 2 / r = L / Cr – резонансное сопротивление колебательного контура, a = 2QΔω / ω0 – обобщенная расстройка; Q – доб-ротность контура; Δω = ω − ω0 – расстройка; ω0 = 1/ LC – резонансная частота контура.Фазовые условия самовозбуждения позволяют определить частоту автоколебаний:ωг = ω0 .(11.3)Амплитудные условия самовозбуждения используются для определения критической величины одного из параметров ( S , M ...
)11.2. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯSZ p M / L = 1 .217(11.4)Для трехточечных схем частота ω0 АК вычисляется из условияX1 (ω0 ) + X 2 (ω0 ) + X 3 (ω0 ) = 0 ,(11.5)критическое значение параметраSp 2 Z рβ = SZ pэβ = 1 ,(11.6)где Z рэ = p 2 Z p – резонансное эквивалентное сопротивление контура, учитывающее его неполное включение; p = X1 /( X1 + X 2 ) – коэффициент включения.СТАЦИОНАРНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ АГ (НЕЛИНЕЙНЫЙ)В этом режиме нарастающие автоколебания попадают в область нелинейности параметров АЭ (отсечка, ограничение).
Ихрост замедляется и прекращается. Наступает стационарный режим.При этом K (ω,U m ) и β(ω,U m ) становятся функциями амплитудыи частоты, а условия самовозбуждения (11.3) переходят в уравнения баланса.⎧⎪ K (ωг ,U ст ) ⋅β(ωг ,U ст ) = 1 − уравнение баланса амплитуд,⎨⎪⎩ϕk (ωг ,U ст ) + ϕβ (ωг ,U ст ) = 2πn − уравнение баланса фаз.(11.7)Совместное решение уравнений баланса позволяет вычислитьзначения стационарной частоты и амплитуды АК ( ωг , U ст ). Расчетсущественно упрощается, если ϕk , ϕβ , β не зависят от амплитудыАК.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
