В.Я. Баскей - Преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях - Лабораторные работы №9-16 (1266499), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Измерьте спектральный состав напряжений на выходах0.025 ).«ВЫХ1» и «ВЫХ2» (для U0 0.3 B при5. Снимите зависимость амплитуды генерируемых колебаний отнапряжения смещения Uвых f (U0 ) .12.5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ1. Изобразите обобщенную схему автогенератора гармоническихколебаний. Каково назначение нелинейного элемента и фильтра?2. В чем сущность квазилинейного метода исследования генераторов? Какие характеристики и параметры нелинейного элементаиспользуются в этом методе?3. Дайте определение колебательной (амплитудной) характеристике и ее математическое выражение. Поясните методику ее экспериментального определения.4. Изобразите семейство колебательных характеристик для различных напряжений смещения на затворе полевого транзистора (каналp -типа) автогенератора.5.
Назовите режимы самовозбуждения автогенератора. Какова ихсвязь с формой колебательных характеристик? От чего зависит формапоследних?6. Как определить области мягкого и жесткого режимов самовозбуждения генератора по ВАХ нелинейного элемента?7. Каковы условия (и математическая запись) режима самовозбуждения LC-генератора? Почему режим возникновения колебаний можноанализировать согласно линейной теории?8. От чего зависит время установления колебаний в автогенераторе?9.
Каковы условия (и математическая запись) стационарного режима генератора?10. Как по колебательной характеристике определить амплитуду генерируемых колебаний и их устойчивость?11. Изобразите зависимости K (U m ) и Scp (U m ) для мягкого и жесткого режимов самовозбуждения генератора. Как по ним определитькритическое значение обратной связи ( кр ) для возникновения и срывагенерации?2712. Чем определяется частота автогенератора? Почему добротностьконтура влияет на стабильность частоты?13.
В чем заключаются особенности схем автогенераторов с использованием биполярных транзисторов?14. Изобразите графически зависимость амплитуды выходного напряжения генератора от величины сопротивления шунта Rш для смещения, соответствующего мягкому (жесткому) режиму самовозбуждения.28УЧЕБНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕРАБОТЫРабота № 13ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГОДЕТЕКТИРОВАНИЯ НА ТРАНЗИСТОРЕ13.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫИзучение детектирования амплитудно-модулированных сигналов сприменением управляемого нелинейного элемента – полевого транзистора. Исследование влияния параметров сигнала, режима работытранзистора и его нагрузки на линейные и нелинейные искажения.13.2. ОПИСАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВАРис.
13.129Принципиальная схема детектора показана на рис. 13.1. Вольтамперная характеристика полевого транзистора приведена в прил. 2.На вход детектора поступает АМ-сигнал.13.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕНа вход детектора поступает напряжениеu(t ) U0 uc (t ) U0 Um (1 M cos2 Ft )cos2 f0t .Здесь uc (t ) Um (1 M cos2 Ft )cos2 f0t – амплитудно-модулированноенапряжение, подаваемое с ВЧ-генератора.На выходе детектора необходимо получить низкочастотный гармонический сигналu(t ) U F cos(2 Ft).Параметры входного сигнала (амплитуда U m , коэффициент модуляции M , несущая частота f0 и частота модуляции F ), а также амплитуда U F требуемого выходного сигнала приведены в таблице заданий (прил. 3).Требуется:а) выбрать смещение U 0 , при необходимости провести аппроксимацию ВАХ (совместив на одном графике заданную и аппроксимированную характеристики);б) рассчитать параметры нагрузки детектора R и C , обеспечивающие требуемую амплитуду U F выходного сигнала;в) рассчитать и построить характеристику детектированияU 0 (U m )RI дэ (U m ) ,здесь I дэ (U m ) I 0 (U m ) I 00 – ток детекторного эффекта; I 0 (U m ) – постоянная составляющая тока транзистора (зависящая от амплитудывходного сигнала); I 00 – ток покоя в рабочей точке ( u U 0 ), т.
е. постоянная составляющая тока транзистора при отсутствии входногосигнала ( U m 0 ). Постоянную составляющую тока транзистора можноопределить по формулам трех ординат или с использованием аппроксимации, если она проведена;г) построить временные диаграммы напряжения на нагрузке и навыходе детектора.3013.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕРабота выполняется в среде «Multisim». Нужно открыть диск«Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Транзисторный детектор»и файл «Детектирование на транзисторе.ms10».1. Установите на стенде параметры входного сигнала, нагрузки инапряжение смещения на транзисторе. Зарисуйте осциллограмму выходного напряжения2. Подберите такое напряжение смещения U 0 , при котором обеспечивается максимальная амплитуда U F выходного сигнала при отсутствии(визуально) нелинейных искажений.
Измерьте эту амплитуду. В дальнейшем установленное смещение оставьте неизменным.3. Исследуйте, что происходит с формой выходного сигнала с увеличением емкости нагрузки C . Зарисуйте характерные осциллограммы при правильно выбранной емкости нагрузки Cн , а также приC 5Cн и C Cн / 5 . Установите C Cн .4.
Зарисуйте спектрограммы входного и выходного сигналов иизмерьте величины напряжений спектральных составляющих. Вычислите коэффициент гармоник (нелинейных искажений) выходного сигнала.5. Исследуйте влияние изменения модулирующей частоты F наформу выходного сигнала. Зарисуйте осциллограммы для двух характерных случаев: F Fгр 1 / (2 RCн ) и F Fгр .6. Пронаблюдайте, как влияет изменение несущей частоты наформу продетектированного колебания.7.
Подайте на вход детектора немодулированное колебание и дляправильно установленных параметров нагрузки и напряжения смещения снимите детекторную характеристикуU 0 (U m )U R (U m ) U R (U m0) .Постройте эту характеристику на одном графике с предварительнорассчитанной характеристикой. Сравните результат.8.
Можете провести дополнительные исследования по своему усмотрению.Рекомендуемая литература: [5, гл. 8; 4 с. 185–188; 3, c. 342–346].31Работа № 14ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫНА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ14.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫИзучение преобразования частоты с применением управляемогонелинейного элемента – полевого транзистора. Исследование влиянияпараметров сигнала, режима работы транзистора и его нагрузки на линейные и нелинейные искажения.14.2. ОПИСАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВАСхема исследования преобразователя частоты дана на рис. 14.1.Вольт-амперная характеристика полевого транзистора дана в прил. 2. Величины C, Rн и Rш приведены в таблице заданий (для работы № 9).Рис.14.1На вход преобразователя поступают сигнал гетеродина (c генератора G1) и АМ-сигнал (с генератора G2).3214.3.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕНа вход преобразователя подается напряжениеu (t ) U 0uc (t ) uг( t )U 0 U г (t ) cos 2 f г tU m 1 M cos 2 Ft cos 2 f 0t .(14.1)Здесь uг (t ) Uг (t )cos2 fгt – напряжение гетеродина (с генератора G1);uc (t ) U m 1 M cos 2 Ft cos 2 f 0t – амплитудно-модулированное напряжение, подаваемое с генератора G2.На выходе преобразователя необходимо получить сигнал промежуточной частотыuвых (t ) uпр (t ) U пр 1 M вых cos(2 Ft) cos 2 f прt ,где f пр f 0 f г – частота преобразования (или промежуточная частота), равная резонансной частоте колебательного контура преобразователя.Параметры входного сигнала (амплитуда U m , коэффициент модуляции M , несущая частота f0 и частота модуляции F ) приведены втаблице заданий.Требуется:а) перестроить ВАХ транзистора в координатах I , U ;б) выделить линейный участок полученного графика (соответствующий квадратичному участку ВАХ).
Середина этого участка дастзначение U 0 , а U г выбрать так, чтобы размах полного входного сигнала (14.1) не выходил за границы этого участка;в) рассчитать резонансную частоту и полосу пропускания контурас учетом сопротивления шунта;г) рассчитать параметры M вых и , характеризующие линейныеискажения;14.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕОткройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Работа_14. Преобразование частоты» и файл «14_Преобразователь.ms10».Установите на схеме емкость и сопротивление потерь контура, сопротивление шунта, а также напряжение смещения на транзисторе.331.
Снимите АЧХ преобразователя и определите резонансную частоту ( f p ), полосу пропускания ( 2 f0.7 ) и резонансный коэффициентпередачи ( K p ) преобразователя. Для этого подайте на преобразовательнемодулированный сигнал с генератора G1 с амплитудой не более0.1 В и частотой, равной резонансной частоте контура (рассчитанной впредварительном задании). Сравните результат с предварительнымрасчетом.2. Подайте на преобразователь два гармонических колебания: однос генератора G1 c частотой f0 , другое – с генератора G2 (гетеродина) счастотой f г f c f p ; при этом Um Uг = 0.1 В. Снимите осциллограммы на выходах ВЫХ1 и ВЫХ2.3. Подстройте частоту f г так, чтобы колебание на выходе(ВЫХ1) имело постоянную амплитуду без биений.
Подберите такоенапряжение смещения U 0 , при котором обеспечивается максимальнаяамплитуда U вых U пр выходного сигнала при отсутствии (визуально)нелинейных искажений. Измерьте эту амплитуду. В дальнейшем установленное смещение оставьте неизменным.4. Исследуйте (и зарисуйте) спектрограммы напряжения на выходе ВЫХ1, измерьте величины напряжений спектральных составляющих.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
