В.Я. Баскей - Преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях - Лабораторные работы №9-16 (1266499), страница 5
Текст из файла (страница 5)
На входе действует сигнал: а) гармоническое колебание с частотой f p , б) гармоническое колебание с частотой f г ; в) гармоническоеколебание с частотой f0 , г) сумма гармонических колебаний с частотами fг и f0 . В последнем случае проанализируйте также спектрограмму на ВЫХ2.5. Снимите характеристику преобразования – зависимость амплитуды напряжения ( U вых ) промежуточной частоты от амплитуды ( U m )входного сигнала при постоянной амплитуде сигнала гетеродинаU г = const . Величина амплитуды напряжения U г устанавливаетсяпо указанию преподавателя: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 В.6.
Снимите зависимость амплитуды выходного напряжения ( U вых )от амплитуды сигнала гетеродина ( U г ) при заданной в предварительном задании амплитуде входного сигнала ( U m ).347. Подайте на вход ВХ2 АМК с заданными в предварительном задании параметрами и измерьте коэффициент модуляции M вых выходного напряжения. Сравните результат с предварительным расчетом.8. Исследуйте, что происходит с формой выходного сигнала с увеличением частоты модуляции F . Зарисуйте несколько осциллограмм(для Ff0.7 , Ff0.7 и Ff0.7 ) и определите коэффициент модуляции M вых .
Объясните результат.9. Можете провести дополнительные исследования по своему усмотрению.Рекомендуемая литература: [5, гл. 9; 4 с. 190–191; 2, c. 252–254].35Работа № 15ИССЛЕДОВАНИЕ LC-ГЕНЕРАТОРАГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙС АВТОТРАНСФОРМАТОРНОЙ ОБРАТНОЙСВЯЗЬЮ15.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫИсследование условий самовозбуждения и стационарного режимагенератора на полевом транзисторе с автотрансформаторной обратнойсвязью (т. е.
индуктивной «трехточки»).15.2. ОПИСАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВАВ качестве генератора используется нелинейный преобразователь;схема приведена на рис. 15.1. ВАХ полевого транзистора дана в прил. 2.Рис. 15.13615.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕВеличины C, Rп приведены в таблице заданий (прил. 3); они теже, что и в работе № 9.Требуется рассчитать:а) резонансную частоту контура генератора;б) 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) иU0 1.2 B ( Ri = 35 кОм).в) стационарные значения следующих параметров: амплитуды токапервой гармоники (по методу трех ординат), средней крутизны, резонансного коэффициента усиления (для U0 0.3 B и U0 1.2 B ).г) критическое значение сопротивление шунта Rш.кр (для прежнихзначений напряжения смещения).15.4.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕОткройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Работа_15. Генерирование (автотрансф.)», а также файл «15. Автогенераторс автотрансф. ОС.ms10».1. Подайте на вход «ВХ1» напряжение с генератора несущей частоты (G1). Переключатель «ГЕНЕР-УСИЛ» – в положении «УСИЛ».Сопротивление шунта Rш максимальное (100 %).
Напряжение смещения установите в соответствии с предварительным заданием:U0 0.3 B . По измерителю ЧХ (XBP1) определите резонансную частоту и установите ее на генераторе G1.2. Исследуйте влияние напряжения смещения U 0 на форму колебательных характеристик Uвых(Um ) . Для этого снимите колебательные характеристики для двух значений напряжения смещения( U0 0.3 B и U0 1.2 B ). Постройте графики и поясните результат.3. Введите положительную обратную связь (установив переключатель «ГЕНЕР-УСИЛ» в положение «ГЕНЕР») и для напряженийсмещения U0 0.3 B и U0 1.2 B (при Rш = 100 кОм) измерьте амплитуду генерируемых колебаний.
Сравните результаты с расчетом.374. Проанализируйте зависимость напряжения на контуре от величины Rш для U0 0.3 B и U0 1.2 B .6. Определите критическое значение сопротивления шунта Rш.кр исравните его с расчетом.7. Снимите зависимость амплитуды генерируемых колебаний отнапряжения смещения при максимальном сопротивлении шунта Rш(100 %).Рекомендуемая литература: [5, гл. 11; 1, с. 139 – 143; 4, с.
211–217;2, с. 270–282; 3, с. 439–444].38Работа № 16ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЯЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ16.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫИзучение детектирования частотно-модулированных сигналов(ЧМС), исследование линейных и нелинейных искажений сигналов навыходе детектора с применением расстроенного резонансного усилителя на полевом транзисторе.16.2. ОПИСАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВАСтруктурная схема детектора показана на рис. 16.1, а.Рис. 16.1Линейный преобразователь (ЛП) преобразует входное колебаниеuвх (t ) , промодулированное по частоте, в колебание с изменяющейсяамплитудой uЧМ-АМ (t ) uвых (t ) (рис. 16.1, б).
Это колебание детектируется амплитудным детектором (АД).39В качестве ЛП можно использовать любую цепь, обладающую неравномерной АЧХ. В работе использованы расстроенный резонансныйусилитель, а в качестве АД – последовательный диодный детектор,рассмотренные в работах № 9 и 11 соответственно. Схема детектораЧМС показана на рис. 16.2. В таблице заданий приведены величиныемкости C и сопротивления потерь Rп контура, а также сопротивления нагрузки Rн диодного детектора. ВАХ полевого транзистора приведена в прил.
2.Рис. 16.216.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕНа вход детектора подается ЧМ-колебание с постоянной амплитудой U m , частота которого изменяется по гармоническому законуfвх (t )f0f д cos(2 Ft ) ,(16.1)где f д – девиация частоты (амплитуда частотного отклонения). Выражение для мгновенного значения входного напряжения, частота которого изменяется по закону (16.1), будет40tuвх (t ) U m cos (t ) U m cosвх(t )dt0U m cos 2 f 0tm sin 2 Ft0,(16.2)где m f д / F – индекс модуляции (амплитуда периодического изменения фазы).Параметры входного сигнала приведены в таблице заданий.Требуется:а) рассчитать резонансную частоту f p , эквивалентные резонансное сопротивление Z pэ , добротность Qэ и полосу пропускания 2 f0.7эконтура усилителя с учетом внутреннего сопротивления транзистораRi и входного сопротивления диодного детектора Rвх ( Rвх Rн / 2 );б) рассчитать и построить нормированную резонансную характеристикуn( f )Z( f )Z рэ11 (2Qэ f / f p ) 2,(16.3)гдеf f f p – расстройка контура относительно частоты f ;в) выбрать относительно «линейный» участок на левом склонехарактеристик n( f ) , в середине этого участка определить координатырабочей точки (РТ): f0 и n0 n( f0 ) ;г) построить нормированную резонансную характеристику относительно выбранной рабочей точки( f ) n( ff0 ) n0 ,(16.4)f 0 f 0 f p – расстройка контура относительно несущей частоты f0входного сигнала;д) рассчитать допустимые значения девиации частоты f д и частоты модуляции F , при которых еще применим метод медленно изменяющейся частоты (мгновенной частоты).
В соответствии с этимметодом детекторная характеристика с точностью до постоянногомножителя повторяет зависимость (16.4);е) рассчитать емкость нагрузки Cн диодного детектора, при которой выполняются условия неискаженного детектирования.4116.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕОткройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Работа_16. Частотный детектор)», а также файл «16. Детектор ЧМК.ms10».Предварительно установите заданные номиналы элементов схемы.1. Снимите АЧХ усилителя:UвыхUвых1( f ) или K Uвых ( f ) / Um .Для этого используйте генератор G1 и вольтметр V1 или Bode Plotter (XBP1). Измерьте резонансную частоту f p и полосу пропускания2 f0.7 (при подключенном диодном детекторе).2. По полученным данным постройте нормированную АЧХn( f )U вых ( f )U вых ( f p )K( f ),K ( fp )выберите «линейный» участок на левом склоне и определите координаты середины этого участка (т.
е. рабочей точки): несущую частотуf0 и n0 n( f0 ) .Сравните все полученные значения с расчетными.3. Подайте с генератора G2 на вход усилителя ЧМ-колебание с соответствующими параметрами. Зарисуйте (скопируйте) осциллограммы с выходов ВЫХ1 и ВЫХ2.4. Снимите спектрограмму с выхода детектора, измерьте амплитуды гармоник и определите коэффициент гармоник.5. Исследуйте, как влияет изменение частоты модуляции (при заданном значении индекса модуляции) на форму сигналов с выходовВЫХ1 и ВЫХ2. Зарисуйте характерные осциллограммы.6.
Исследуйте, как влияет изменение индекса модуляции (при фиксированном значении девиации частоты) на форму сигналов с выходовВЫХ1 и ВЫХ2. Зарисуйте характерные осциллограммы.7. Исследуйте влияние изменения несущей частоты ( f0 ) на формусигнала с выхода ВЫХ1. Зарисуйте характерные осциллограммы,включая случай f 0 f p .8. Можете провести дополнительные исследования по своему усмотрению.Рекомендуемая литература: [5, разд. 12.4: 2, с. 198–202, 247–248].42Приложение 1АППАРАТУРА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДАЛабораторный стенд состоит из персонального компьютера с дополнительной платой серии М для сбора и обработки данных и настольной рабочей станции NI ELVIS (рис.
П.1).NI ELVIS – это полный набор приборов для лаборатории, в который включено и аппаратное, и программное обеспечение.Для обеспечения функциональных возможностей набора обычныхизмерительных приборов в NI ELVIS используются программыприборы, написанные на LabVIEW, многофункциональный приборDAQ, настольная рабочая станция и макетная плата.1. Настольный компьютер.2. Прибор DAQ серии M. с 68-штырьковым разъемом.3. Экранированный кабель.
для приборов серии М.4. Макетная плата NI ELVIS.5. Настольная рабочая станцияNI ELVIS.Рис. П.143Лабораторный стенд обеспечивается двумя комплектами программного обеспечения.Первый комплект состоит:а) из дополнительной платы обработки данных (АЦП и ЦАП счастотой дискретизации 1.25 МГц и разрешением 12…16 бит);б) рабочей станции NI ELVIS (с макетной платой);в) программного обеспечения в среде LabVIEW.Этот комплект позволяет проводить измерения реальных цепейвиртуальными приборами и виртуальных цепей реальными приборамина низкой рабочей частоте (150…200 кГц) и малым разрешением(12 бит).
Однако этого вполне достаточно для построения учебных лабораторных макетов.Второй комплект программного обеспечения работает в средеMultisim и предназначен для функционирования только с виртуальными цепями и приборами, но на более высокой частоте (до 100 МГц) и сбольшим разрешением. Это позволяет исследовать более сложные цепи и использовать сложные современные приборы в виртуальном виде.Одна из последних версий Multisim-10 имеет около двух десятков виртуальных приборов большой сложности, вплоть до точных копийстандартных приборов, выпускаемых различными фирмами.Например, Tektronix TDS 2024 Oscilloscope. Они выглядят и действуютточно в соответствии с техническим описанием производителя. В этомприложении кратко рассмотрены наиболее популярные приборы.
Более подробная информация о каждом приборе есть в руководстве пользователя Multisim (User Guide) и файле справки (help file).ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВГенератор сигналов (Function generator) – это источник напряжения, который может генерировать синусоидальные, пилообразные ипрямоугольные импульсы. Можно изменять форму сигнала, его частоту, амплитуду, коэффициент заполнения и постоянный сдвиг. Диапазон генератора достаточен, чтобы воспроизвести сигналы с частотамиот нескольких герц до аудио- и радиочастотных.Более сложные генераторы могут генерировать модулированныесигналы с амплитудной или частотной модуляцией и позволяют плавно изменять несущую частоту.44ОСЦИЛЛОГРАФЫВ Multisim есть несколько модификаций осциллографов, которымиможно управлять как обычными невиртуальными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
