В.Я. Баскей - Преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях - Лабораторные работы №9-16 (1266499), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Какова зависимость глубины модуляции и времени задержкиогибающей от модулирующей частоты?11. Почему в нелинейном режиме усиления происходит повышениеКПД?12. Что такое режим умножения частоты? Поясните принцип работыудвоителя частоты на полевом транзисторе.13. В чем разница между функциями Берга ( ) и ( ) , когда и длячего их используют?14.
Изобразите временные диаграммы тока полевого транзистора(канал p -типа) и напряжения на его затворе, стоке и истоке в режимеудвоения частоты.15. Как выбирается угол отсечки тока нелинейного элемента в умножителе при работе: а) с постоянной величиной импульса тока (независимо от смещения); б) с постоянной амплитудой входного колебания?16. Почему не применяются высокие кратности умножения частотыв одном каскаде?10Работа № 10АМПЛИТУДНАЯ МОДУЛЯЦИЯ ИЗМЕНЕНИЕМСМЕЩЕНИЯ10.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫИсследование физических процессов и снятие модуляционных характеристик при амплитудной модуляции изменением смещения наполевом транзисторе.10.2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГОВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВАСхема приведена на рис.
10.1. Она отличается от схемы работы № 9Рис. 10.111(рис. 9.1) введением дополнительно генератора модулирующих сигналов G2 и соответствующих ему элементов согласования со входомтранзистора. ВАХ полевого транзистора приведена в приложении 2 нарис. П.2.10.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе: [1, с. 118–123; 5, гл.7; 4, с. 181–185; 2, с. 255–257].2. Приведите результаты расчетов параметров резонансного контура из работы № 9 (или рассчитайте заново для своей бригады).fp ,кГц,кОмQ2 f 0.7 ,кГцZp ,кОмZ pэ ,кОмQэ2 f 0.7.э ,кГцZн ,кОмKp3. Определите частоту модуляции ( F0 ), превышение которой приводит к линейным искажениям ( 30 %) шунтированного контура.4.
Рассчитайте, занесите в таблицу и постройте статическуюмодуляционную характеристику:Uвых(U0 ) при Umconst .Амплитуда входного напряжения U m несущей частоты определяется по номеру бригады согласно таблице заданий. Напряжение смещения изменяйте с шагом 0.1 В от –0.3 до 1.5 В.Для определения амплитуды тока первой гармоники следует использовать формулу трех ординат.4. По полученной в п. 3 характеристике определите: рабочую точку (смещение U 0.РТ ), наибольшее значение модулирующего напряжения ( U max ) и коэффициент модуляции ( M max ), при которых модуляция будет неискаженной.5.
Рассчитайте время установления (длительность) фронтов радиоимпульса t уст (оно же время свободных колебаний в контуреt усткTQэ ).12Пояснения и расчетные соотношенияНа управляющий вход НЭ подаются высокочастотное (ВЧ) колебание0t , смещение U 0 и модулирующий сигнал U cos t .Um cosu u(t ) Um cost U0 U cos t Um cos0t U0 (t ) ,0где под U0 (t ) можно понимать медленно изменяющееся во времени по закону модулирующего сигнала напряжение смещения НЭ.Рабочий участок ВАХ НЭ модулятора выбирают по статической модуляционной характеристике. Это зависимость амплитуды тока первой гармоникиI1 НЭ или напряжения на выходе модулятора Uвых I1Zн / р от напряжениясмещения U 0 при Um const и U0 (рис. 10.2).
Статическую модуляционную характеристику следует рассчитать графоаналитически по известнойВАХ и заданной амплитуде входного сигнала Um: для каждого смещения опimax imin / 2 . Наределяют по методу трех ординат амплитуду тока I1этой характеристике выбирается линейный рабочий участок: U0.min , I1.max ;U0.max , I1.min . Для этого участка, обеспечивающего отсутствие нелинейныхискажений, следует определить: рабочую точку РТ с координатами U 0.РТ ,I1.РТ ; максимальную амплитуду управляющего напряжения U max(U0.max U0.min ) / 2 ; максимально возможный коэффициент модуляции по( I1.max I1.РТ ) / I1.РТ .току M1.maxРТРТРис.
10.2Рис. 10.3Динамическая модуляционная характеристика (рис.10.3) – это зависимость коэффициента модуляции MI от амплитуды модулирующего сигналаU при постоянных смещении U 0 и амплитуде ВЧ колебаний U m , т. е.13MIf (U ) , U0const , Umconst (const ).Эта характеристика может быть рассчитана по статической модуляционной характеристике (если для обеих взяты одинаковые U m )Рис. 10.4Выходное напряжение модулятора (рис.10.4) рассчитывается по формулеuвых (t ) Uвых (t )cosгде UвыхI1Zн / р , M U0t Uвых [1 MU cos( tM I / 1 a2 ,)]cosarctg( a ) , at,02Qэ/pF / f0,7.э .Изменение глубины модуляции MU напряжения по сравнению с глубиной модуляции M I тока, а также запаздывание огибающей Uвых (t ) на уголпо сравнению с огибающей тока – это линейные искажения.
Они темменьше, чем меньше модулирующая частота F и добротность Qэ (т. е. ширеполоса пропускания 2 f 0.7э шунтированного контура).Частота модуляции F0 , превышение которой приводит к ослаблению MUна 30 %, определяется из равенства: F0f0.7э .Время установления (длительность) фронтов радиоимпульсаt устQэT( f p / 2 f 0.7.э ) / f p141 / 2 f 0.7.э .10.4.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕОткройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Работа _10. Модуляция» и файл «10 – (номер бригады). Модуляция.ms10».1. Измерьте резонансную частоту, коэффициент усиления на ней иполосу пропускания усилителя при подаче на его вход (гнездо «ВХ1»)несущего колебания u (t ) U m cos p t . Сопротивление шунта Rш иамплитуда входного сигнала U m должны соответствовать предварительному заданию (см. работу № 9).Для измерения этих параметров воспользуйтесь «ИзмерителемАЧХ».Результаты занесите в таблицу.ПараметрыРассчитанныеИзмеренныеf р , кГц2 f 0.7.э , кГцQэKpСравните измеренные значения с предварительным расчетом.2.
Снимите статическую модуляционную характеристику U вых == (U0 ) для Um const при действии на входе «ВХ1» несущего колебания с частотой f 0 f p и амплитудой U m (в соответствии с предварительным заданием).Смещение U 0 изменяйте с шагом U0 = 0.1 В.Результаты занесите в таблицу и постройте график, совместив его сграфиком предварительного задания.Выберите рабочую точку ( U 0.РТ ) на середине линейного участкамодуляционной характеристики. Определите максимальную амплитуду модулирующего сигнала ( U max ) и максимальный коэффициент модуляции ( M max ) при отсутствии нелинейных искажений.
Результатызанесите в таблицуПараметрыРассчитанныеИзмеренныеU0.РТ , B ,Umax,BM max3. Зарисуйте осциллограмму и спектрограмму выходного напряжения для U max . Рассчитайте по ним значение коэффициента модуляции M .154. Снимите динамическую модуляционную характеристику M =f (U ) , U0 U0.РТ const , Ff0.7 , Um const (согласно пункту 2).Результаты (не менее 5 точек с шагом U0.5U max ) занесите в таблицу и постройте график.5.
Зарисуйте осциллограммы амплитудно-модулированных колебаний (АМК) для различных: а) частот модулирующего напряжения( F1 F0f0.7 и F2 F0f0.7 ); б) частот несущего колебания( f 0.1 f p и f 0.2 f p ).6. Зарисуйте осциллограммы выходного напряжения для различных смещений U 0 при постоянных амплитудах несущего и модулирующего напряжений ( Um U0.1 В).Частота модуляции должна быть такой ( F F0 ), чтобы контур невносил линейных искажений.7. Зарисуйте осциллограммы выходного напряжения при модуляции прямоугольными импульсами ( F 500 Гц , U 1 В, длительностьимпульса 50 %). Измерьте длительность фронтов t уст .Исследуйте, как влияет увеличение расстройки частоты( ff0 f p ) несущего генератора на форму фронтов и амплитудурадиоимпульсов на выходе модулятора.10.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1. Поясните физические процессы при модуляции смещением.
Почему для получения АМ режим работы усилителя должен быть нелинейным?2. Что такое нелинейные искажения при модуляции? Требования кхарактеристике НЭ.3. Что такое линейные искажения при АМ и каковы требования кнагрузке (колебательному контуру)?4. Как и почему влияет добротность контура модулятора на глубину модуляции на нем? Роль шунта ( Rш ).5. Какова зависимость коэффициента модуляции от частоты модулирующего напряжения?6.
Как и почему изменяется форма АМК при несовпадении несущей частоты с резонансной частотой контура модулятора?167. Что такое статическая модуляционная характеристика? Ее назначение.8. Как влияет амплитуда несущего колебания на форму статической модуляционной характеристики?9. Каковы требования к режиму работы модулятора в случае большого по амплитуде несущего колебания (когда используется кусочнолинейная аппроксимация ВАХ НЭ)?10. Каково влияние на форму АМК изменения напряжения смещения полевого транзистора ( p -типа)?11.
Дайте определение динамической модуляционной характеристике.12. Изобразите и поясните зависимость коэффициента модуляциинапряжения на контуре от амплитуды модулирующего сигнала.13. Как изменяется форма радиоимпульса по мере уменьшения сопротивления, шунтирующего контур?14. Поясните, как влияет на форму радиоимпульсов отклонение несущей частоты от резонансной частоты контура.15. Как влияют полоса пропускания и добротность контура на форму радиоимпульсов на выходе модулятора?17Работа № 11ДЕТЕКТИРОВАНИЕАМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ11.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫИзучение физических процессов в диодном детекторе при воздействии АМ-колебаний и последовательности радиоимпульсов, снятиедетекторной характеристики и осциллограмм напряжений в различныхточках схемы при различных сигналах и параметрах нагрузки.11.2.
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГОВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВАИсследование детектирования АМ-сигналов проводится на последовательном диодном детекторе, схема которого показана на рис. 11.1.Вольт-амперная характеристика диода задана своими значениями втабл. 11.1, а график приведен на рис. 11.2: в укрупненном (а), среднем(б) и мелком (в) масштабе.Рис. 11.118абвРис. 11.2Т а б л и ц а 11.1U. BI, мкА–0.3–5.6–0.25–5.4–0.2–5.1–0.15–4.5–0.1–3.7–0.075 –0.05 –0.025–3.1–2.3–1.3U.
BI, мкА0.0251.60.053.70.0756.20.109.60.12513.70.1519.30.2035.00.25610.30100U. BI, мА0.35 0.400.167 0.2750.450.450.500.710.601.90.704.90.80130.90331.00840.00.011.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе: [1, c. 128–135; 5, гл.8; 4, 185–195; 2 с. 239–247; 3, c. 242–245].Для расчета по всем пунктам задания используйте данные, приведенные на принципиальной схеме (см. рис. 11.1) и в таблице заданий(прил. 3).2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
