В.Я. Баскей - Преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях - Лабораторные работы №9-16 (1266499)
Текст из файла
Министерство образования и науки Российской ФедерацииНОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТВ.Я. БАСКЕЙ, А.Н. ЯКОВЛЕВПРЕОБРАЗОВАНИЯСИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНЫХРАДИОТЕХНИЧЕСКИХЦЕПЯХУтверждено Редакционно-издательским советом университетав качестве учебного пособияНОВОСИБИРСК20101УДК 621.372 (075.8)Б 273Инновационно-образовательная программа НГТУ«Высокие технологии»Рецензенты:д-р техн.
наук, проф. С.П. Новицкийд-р техн. наук, проф. В.П. РазинкинБ 273Баскей В.Я.Преобразования сигналов в нелинейных радиотехническихцепях : учеб. пособие / В.Я. Баскей, А.Н. Яковлев; под ред.А.Н. Яковлева. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2010. – 56 с.ISBN 978-5-7782-1408-8Пособие содержит описание 8 лабораторных и учебно-исследовательских работ по преобразованию сигналов в нелинейных радиотехнических цепях (нелинейное резонансное усиление, умножениечастоты, модуляция, детектирование, генерирование).Для студентов радиотехнических специальностей факультета радиотехники и электроники и других факультетов, где теория радиотехнических цепей и сигналов изучается как важнейшая составнаячасть соответствующих курсов.УДК 621.372 (075.8)© Баскей В.Я., Яковлев А.Н., 2010© Новосибирский государственныйтехнический университет, 2010ISBN 978-5-7782-1408-82ПРЕДИСЛОВИЕНастоящее учебное пособие содержит описание восьми работ повторой части курса «Радиотехнические цепи и сигналы» (поэтому нумерация идет как продолжение первой части).
Оно может быть использовано также для изучения других дисциплин, таких как «Теория электрической связи», «Основы радиотехники», «Основы радиотехники иэлектроники», «Теоретические основы радиотехники», «Основы теории цепей и сигналов», и других, включающих в свою программу теорию нелинейных радиотехнических цепей и преобразование сигналовв этих цепях.По рабочей программе второй части курса «Радиотехнические цепии сигналы» предусмотрено выполнение четырех работ. Именно поэтому первые четыре работы поставлены как лабораторные.
Последующие – как учебно-исследовательские, они могут также использоватьсякак контрольные и практические задания, как составная часть курсовых работ и др. Кроме того, в пособии даны три приложения.Работы поставлены так, что позволяют преподавателю индивидуализировать как сами работы, так и задания, выдаваемые каждой бригаде или каждому студенту.При разработке заданий авторы исходили из необходимости проведения студентами предварительных расчетов, а затем практическойпроверки результатов на стенде, сопоставительного анализа экспериментальных данных с расчетными.Работы выполнены с использованием программной среды «Multisim-10» .Работы № 9–12 разработаны совместно, а работы № 13–16 –А.Н.
Яковлевым.Авторы благодарят рецензентов профессоров С.П. Новицкого иВ.П. Разинкина за сделанные критические замечания.3ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫРабота № 9НЕЛИНЕЙНОЕ РЕЗОНАНСНОЕ УСИЛЕНИЕ.УМНОЖЕНИЕ ЧАСТОТЫ9.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫИсследование нелинейного усиления колебаний и умножения частоты колебаний в резонансном усилителе на полевом транзисторе; определение основных параметров и характеристик.9.2.
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГОВИРТУАЛЬНГО УСТРОЙСТВАЛабораторная работа выполняется в среде «Multisim». Схема виртуального устройства – нелинейного преобразователя сигналов (НП-1)показана на рис. 9.1. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) полевоготранзистора приведена в приложении 2 на рис. П.2.
Величины C, Rп иRш приведены в таблице заданий (для каждой бригады).В состав лабораторного виртуального стенда кроме преобразователя НП-1 входят следующие приборы:генератор амплитудно-модулированных сигналов G1;источник напряжения смещения (+2 В) с возможностью пошагового изменения напряжения U 0 с шагом 0,1 В (5 %) и DC-вольтметромна выходе;источник питания НЭ с напряжением Eп = –12 В;АС-вольтметр на выходе;4Рис. 9.1двухканальный осциллограф XSC1;измеритель АЧХ (Bode Plotter) XBP1,анализатор спектра XSA1.9.3.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕИсходные параметры схемы приведены в таблице заданий (приложение 3).1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе [1, с 106–114; 5, гл. 5 и 6; 2, с. 231–235; 4, с. 177–181].2. Рассчитайте резонансную частоту f p , характеристическое сопротивление , добротность Q , полосу пропускания 2 f0.7 и резонансное сопротивление Z p контура усилителя без учета сопротивленияшунта Rш .3.
Повторите расчет с учетом сопротивления шунта Rш .4. Рассчитайте сопротивление нагрузки НЭ Z н (c учетом неполного подключения контура ( p L1 / L ) в цепь транзистора).55. Используя ВАХ транзистора, рассчитайте среднюю крутизнуScp I1 / U m , коэффициент резонансного усиления ( K p ) и выходноенапряжение усилителя ( U вых ). Режим работы НЭ ( U 0 и U m ) указан втаблице заданий.Амплитуду тока первой гармоники рекомендуется определять поформуле трех ординат I1 (imax imin ) / 2 .Результаты расчетов по пунктам 2–5 сведите в таблицу.fp ,, QкГц кОмZp ,2 f 0.7 ,кГцZ pэ ,QэкОм кОм2 f 0.7.э , Z н ,кГцScp ,кОм мА/ВKpU вых ,ВPS.
Сохраните эти данные для последующей работы (№ 10).6. Рассчитайте и постройте амплитудную (колебательную) характеристику усилителяI1f (Um ) [imax (Um ) imin (Um )] / 2при U00.5 B .7. Определите угол отсечки для оптимальной работы удвоителя исоответствующее напряжение смещения U 0 . Амплитуду U m входногонапряжения частоты p / 2 считать: а) фиксированной и равной 0.5 В;б) регулируемой и численно равной U 0 .Расчетные соотношенияРезонансная частота f p , характеристическое сопротивление, доброт-ность Q , полоса пропускания 2 f0.7 и резонансное сопротивление Z p контура усилителя без учета сопротивления шунта Rш :fp12LC,pL1pCL,QCRп, 2 f 0.7fpQ, ZpQ.Эквивалентные резонансное сопротивление Z pэ , добротность Qэ и полоса пропускания 2 f0.7.э контура усилителя с учетом сопротивления шунтаRш :6Z p RшZ рэZpRшZ рэ, Qэfp, 2 f 0.7.эQэ.Сопротивление нагрузки НЭ Z н (c учетом неполного подключения контура ( p L1 / L ) в цепь транзистора):L1p 2 Z рэ , где pZнL1L2.Амплитуда тока первой гармоники I1 , средняя крутизна S cp , коэффициент резонансного усиления K p и амплитуда выходного напряжения усилителя U вых :I1imaximin2ScpKpU выхUm(по методу трех ординат),imax imin,2U mI1UmScp ZнU выхL1L2L1Scp Zнp,K pU m .Угол отсечки проходного тока транзистора:arccos[(U0 Uн ) / Um ] ,где U н – напряжение отсечки ВАХ транзистора при аппроксимации ее кусочно-линейной зависимостью.Оптимальный угол отсечки умножителя частоты:opt.γ180o / n , n 2,3,4,...– для( Umслучая, когда амплитуда входного сигнала постояннаconst ), а максимальное значение тока n -й гармоники обеспечиваетсявыбором соответствующего напряжения смещения ( U07vario );opt.120o / n , n 2,3,4,...– для случая, когда амплитуда импульса тока постоянна ( I maxconst ),что обеспечивается изменением как величины U m , так и величины U 0 , приэтом U m U0 .9.4.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ1. Откройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС», «Работа_09. Усиление» и файл «9 – (номер бригады). Усиление.ms10» всоответствии с номером вашей бригады.Проверьте соответствие параметров элементов схемы параметрамэлементов предварительного задания.2. При отключенном сопротивлении шунта ( Rш ) определите резонансную частоту f p и полосу пропускания 2 f0.7 контура усилителяпри подаче на его вход (гнездо «ВХ1») гармонического колебанияu (t ) Um cos 0t от генератора G1. Воспользуйтесь анализаторомАЧХ (Bode Plotter XBP1).
Для обеспечения линейного режима установите на НЭ напряжения: U0 0.2 B , Um 0.1B .По полученным экспериментальным данным вычислите добротность и характеристическое сопротивление контура усилителя.3. Повторите задание предыдущего пункта, но при подключенномсопротивлении шунта.4. Измерьте резонансный коэффициент передачи и выходное напряжение усилителя для заданных в предварительном задании значений U 0 и U m .Определите по полученным данным резонансный коэффициентусиления.Результаты по пунктам 2–4 сведите в таблицу.Параметрыfp ,кГц2 f 0.7 ,кГцQρ,кОм2 f 0.7.э ,кГцQэKpU вых ,ВПредварительныйрасчетЭкспериментСравните полученные результаты с расчетными в предварительномзадании.85. Исследуйте влияние смещения на спектр и форму напряжения настоке и истоке транзистора, т.
е. на гнездах «ВЫХ.1» и «ВЫХ.2».Смещение следует изменять вплоть до запирания транзистора. Зарисуйте 2–3 характерные осциллограммы и спектрограммы и сделайтевыводы.6. Снимите амплитудную (колебательную) характеристику усилителяUвыхf (Um ) при U0const .Величина напряжения смещения U0 устанавливается в соответствии с предварительным заданием.7. Переведите усилитель в режим удвоения частоты. Для этогоустановите частоту колебаний на выходе генератора G1 равной половине резонансной частоты контура, что соответствует настройке контура на вторую гармонику входного колебания.Снимите зависимость напряжений U1 и U 2 (по осциллограммерис. 9.2) от напряжения смещения U 0 при U m = 0.5 В.
Постройте график. Напряжения U1 и U 2 пропорциональны амплитудам напряженийпервой и второй гармоник соответственно.Рис. 9.2Зарисуйте осциллограмму для максимального значения U 2 (т. е.оптимального режима удвоения). При этом сравните измеренное напряжение смещения с рассчитанным в предварительном задании.99.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1.
Каковы достоинства и недостатки линейного режима усиленияколебаний?2. Поясните принцип работы нелинейного резонансного усилителя.3. Изобразите временные диаграммы тока транзистора и выходногонапряжения при различных смещениях на затворе.4. Что такое угол отсечки тока транзистора и как он зависит от напряжения смещения и амплитуды входного напряжения?5.
Как вычислить амплитуду тока первой гармоники по вольтамперной характеристике нелинейного элемента?6. Что такое средняя крутизна и как при заданной ВАХ она зависитот напряжения смещения?7. Как влияет напряжение смещения на коэффициент усиления (передачи) усилителя на полевом транзисторе?8. Дайте определение колебательной характеристике резонансногоусилителя. Как влияет напряжение смещения на эту характеристику?9. Что такое «линейные искажения» при усилении амплитудномоделированных колебаний? Как влияет добротность контура усилителя на глубину модуляции выходного напряжения?10.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
