В.Я. Баскей - Преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях - Лабораторные работы №9-16 (1266499), страница 3
Текст из файла (страница 3)
По параметрам U A и R определите: угол отсечки , коэффициент передачи K диодного детектора и входное напряжение U m , соответствующее напряжению U A на открытом диоде. На детектор действует немодулированное высокочастотное колебание.Пояснения и расчетные соотношенияНа вход детектора подается напряжение uвх (t ) Um cos 0t . Выходноенапряжение детектора создает смещение на диоде U0Uвых (т.
е. имеет19место автосмещение). К диоду приложено напряжение uд (t )uвх (t )uвых (t ) Um cos0t U 0 .Аппроксимируем ВАХ диода (рис. 11.2, б) кусочно-линейной зависимостью (рис. 11.3):SU , UI0, U0,0,где S I A / U A – крутизна аппроксимированной характеристики; U A – напряжение на открытом диоде, заданное для каждой бригады в таблице заданий; I A – значение тока, соответствующее напряжению U A , определяемое поВАХ (точка А на рис. 11.3) или из табл. 11.1. Вычисляем крутизну S .Рис.
11.3Ток диода имеет вид последовательности импульсов (рис. 11.3). Угол отсечки тока и коэффициент передачи K детектора определяются по формулам [1–5]:33 / ( SR) (при SR60 ) и K Uвых / Umcos .Амплитуда напряжения на открытом диоде U A задана и выражается через полученный коэффициент передачи K и амплитуду U m входного сигнала следующим образом: U дU A U m U выхU m (1 K ) . Отсюда амплиту-да U m входного напряженияUm U A / (1 K ) .203.
По заданным параметрам нагрузки ( C и R ) определите граничную частоту Fгр (и, следовательно, полосу пропускания f 0.7 Fгр )RC -фильтра, а также (ориентировочно) значения несущей f0 и модулирующей F0 частот, для которых выполняются условия неискаженного детектирования:1 / (2 f )RC1 / (2 F ) или fFгр1 (2 RC )F.(11.1)Частоты f0 и F0 надо выбрать так, чтобы левая и правая части неравенств (11.1) отличались от Fгр не менее чем в десять раз и в двараза соответственно: f 0 10 Fгр и F0Fгр / 2 . Это следует сделать для( 1 RC1 ) и 2 ( 2 RC2 ).4. Постройте спектральные диаграммы для входного и выходногосигналов, если на вход детектора ( 1 RC1 ) подано АМК:1u (t ) U m 1 M cos 2 F0tcos 2f 0t ,(11.2)где U m 2 В, M 1 .5.
Определите длительности переднего ( п 3CRi 3C / S ) и заднего ( з 3CR ) фронтов видеоимпульсов, получаемых при детектировании (с 1 RC1 и 2 RC2 ) последовательности радиоимпульсов спрямоугольной огибающей.11.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕОткройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Работа_11. Детектирование», а также файл «11. Детектор.ms10».1. Измерьте выходное напряжение U вых и определите коэффициент передачи K для рассчитанного в предварительном задании значения амплитуды U m входного немодулированного колебания.Частоту ( f0 ) входного немодулированного колебания установитесогласно предварительному заданию.
Измерения проведите при 2 .Результаты сравните с предварительным расчетом.212. Снимите детекторную характеристику диодного детектора(Um ) .UвыхИзмерения проведите при2.Примечание. Тщательно исследуйте начальный участок характеристики,т. е. от нуля до 0.3 В. Входное напряжение U m изменяйте с шагом 25 мВ; далее до U m = 1 В шаг может быть 0.1 В и, наконец, до U m = 5 В с шагом 0.5 В.Результаты занесите в таблицу и постройте два графика: первый график с укрупненным масштабом начального участка характеристики (т. е.U m от нуля и до 0.3 В), второй – для всего диапазона значений U m .Постройте также два соответствующих графика зависимости коэффициента передачи ( K Uвых / Um ) от амплитуды входного сигнала U m .3.
Зарисуйте осциллограммы на входе и выходе детектора при подаче на вход:а) немодулированного колебания ( f0 = 50 кГц, U m = 2 В):при постоянных времени нагрузки 1 и 2 ;при отключенных конденсаторах (но подключенном сопротивлении нагрузки);без резистора (но подключенных конденсаторах C1 и C2 );б) модулированного колебания ( M 1 ).
Несущая частота f0 и частота модуляции F0 устанавливаются (для 1 ) из условий (11.1) неискаженного детектирования, т. е. f 0 f гр и F Fгр ( f гр и Fгр – из предварительного задания).в) модулированного сигнала согласно пункту б), но для 2 , когдане выполняется правая часть неравенств (11.1), т. е. когдаF 1/ (2 RC2 ) ;г) модулированного сигнала при невыполнении для 1 левой частинеравенств (11.1), т. е.
когда f 1/ (2 RC1 ) (например, f 10 кГц).4. Зарисуйте спектрограммы и измерьте амплитуды спектральных составляющих для входного и выходного сигналов детектора(для 1 ) при подаче на его вход амплитудно-модулированного колебания вида (11.2).225. Исследуйте детектирование радиоимпульса с прямоугольнойогибающей.Пронаблюдайте, как влияют частота заполнения импульсов и постоянная времени RC-цепочки ( 1 и 2 ) на форму выходного сигнала.Измерьте длительности фронтов видеоимпульсов. Результаты сопоставьте с расчетом.11.5.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1. Поясните принцип работы диодного детектора.2. Изобразите вид временных диаграмм в следующих точках последовательного диодного детектора: на входе, на диоде, на нагрузке,на сопротивлении нагрузки при отключенном конденсаторе и, наоборот, на конденсаторе при отключенном сопротивлении.3. Напишите соотношения для выбора нагрузки ( С и R ) в диодном детекторе.4. Чем определяется угол отсечки в диодном детекторе?5. Какова зависимость угла отсечки от сопротивления нагрузки?6. Как будет изменяться коэффициент передачи диодного детектора от сопротивления нагрузки?7.
Дайте определение детекторной характеристике и ее математическое выражение.8. Что такое «линейное» и «квадратичное» детектирование?9. От чего зависит входное сопротивление детектора?10. Как будет изменяться форма выходного напряжения детекторапри изменении модулирующей частоты?11.
Чему будет равен угол отсечки и коэффициент передачи детектора при отключенном: а) конденсаторе; б) резисторе?12. Как будут изменяться передний фронт, вершина и задний фронтпродетектированного радиоимпульса, если изменять: а) сопротивлениенагрузки, б) емкость нагрузки?13. Почему диодный детектор (с нелинейной ВАХ) называют «линейным» детектором?23Работа № 12LC-ГЕНЕРАТОР С ТРАНСФОРМАТОРНОЙОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ12.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫИсследование условий самовозбуждения и стационарного режима генератора на полевом транзисторе с трансформаторной обратной связью.12.2. ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОГО ВИРТУАЛЬНОГОУСТРОЙСТВАСхема эксперимента показана на рис.
12.1. Генератор представляетРис. 12.124собой резонансный усилитель на полевом транзисторе (канал p -типа)и трансформаторе ТР1 для осуществления положительной обратнойсвязи. ВАХ полевого транзистора дана в приложении 2 на рис. П.2. Величины C, Rп и Rш приведены в таблице заданий (для каждой бригады).
Коэффициент связи трансформатора ТР1 регулируется от 0 до 1.Для этого необходимо «кликнуть» левой клавишей мышки на изображении трансформатора. Появится меню, одним их пунктов которогобудет «Коэффициент связи».12.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе [1, с.
139–143; 5, гл.11; 4, с. 209–216; 2, с. 270–285; 3, с. 439–444].2. Рассчитайте резонансную частоту контура усилителя.3. Рассчитайте эквивалентное резонансное сопротивление контура с учетом сопротивления шунта ( Rш ) и внутреннего сопротивления ( Ri ) транзистора для двух напряжений смещения: U0 0.3 B( Ri = 15 кОм) и U0 1.2 B ( Ri = 35 кОм).4. Рассчитайте амплитуду тока I1 первой гармоники (по методутрех ординат), среднюю крутизну Scp I1 / U m , резонансный коэффициент усиления K pScp Z рэ , а также критическое значение коэффици-ента обратной связиkp.
Расчет выполните для напряжений смещенияU0 = 0.3 и 1.2 В и Um 0.1B .5. Рассчитайте и постройте графики K p (U m )прежних двух значений напряжения смещения.Z рэ Scp (U m ) дляПояснения и расчетные соотношенияМетодика и формулы для расчета резонансного усилителя приведены вработе № 9.Для того чтобы усилитель с обратной связью возбудился, необходимо: вопервых, переключатель «ГЕНЕР-УСИЛ» поставить в положение «ГЕНЕР»,при этом обеспечивается условие положительной обратной связи (ПОС)K(г)(г)n 2( n = 0, 1, 2, ..);во-вторых, выполнить амплитудные условия самовозбуждения25(12.1)K(где K (г)Kpг) (г) 1,(12.2)SZ рэ .
Так как самовозбуждение происходит в линейномi / u – это дифференциальная крутизна НЭ в рабочей точке.режиме, то SВ критическом режимеSZ рэ1.(12.3)При выполнении условия (12.2) и ПОС нарастающие автоколебания попадают в область нелинейности параметров НЭ (отсечка, ограничение).
Их ростзамедляется и прекращается при наступлении баланса амплитудScp Z рэгде Scp1,(12.4)I1 / U m – средняя крутизна.12.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕОткройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Работа_12. Генерирование», а также файл «12 – (номер бригады). Автогенератор с трансф. ОС.ms10».1. Измерьте резонансную частоту и коэффициент усиления усилителя без обратной связи. Для этого переключатель рода работы«ГЕНЕР-УСИЛ» поставьте в положениt «УСИЛ». Напряжение смещения установите в соответствии с предварительным заданием.
Входноенапряжение с генератора G1 амплитудой U m 0.1 В подайте на вход«ВХ1». По измерителю ЧХ (XBP1) определите резонансную частоту исоответствующий коэффициент усиления.2. Снимите колебательные характеристики Uвых(Um ) приf f p для двух значений напряжения смещения (0.3 и 1.2 В).На генераторе G1 установите резонансную частоту, измеренную впункте 1.(U m ) . Для Um 0.1B сравните результаПостройте график K pты расчетных и измеренных значений K p .3. Введите положительную обратную связь (установив переключатель «ГЕНЕР-УСИЛ» в положение «ГЕНЕР») и для напряженийсмещения 0.3 и 1.2 В определите критическое значение коэффициентаобратной связи кр .264.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
