«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Кафедра радиовещания и телевидения

ОТЧЁТ

ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 2

Исследование автоматической регулировки усиления

По дисциплине «Основы теории управления» по специальности 230201 «Информационные системы и технологии»

Отчет выполнили:

студенты гр. ИТ-71

Федяшов Н.М.

Халимов Р.Р.

Руководитель работы

Галочкин В.А.

Самара

2009 г.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Экспериментальное исследование процесса автоматического регулирования усиления в радиоприемном устройстве.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Для качественного приема радиосигналов в условиях изменяющегося уровня сигнала на входе приемника применяется система автоматической регулировки усиления (АРУ), обеспечивающая примерно постоянный средний уровень сигнала на входе амплитудного детектора приемника. На рис.21 приведена структурная схема приемника с системой АРУ.

Рис. 21 Структурная схема приемника с АРУ

В ее состав входят регулируемый усилитель УC, амплитудный детектор АД, фильтр нижних частот ФНЧ и усилитель постоянного тока УПТ.

Коэффициент усиления регулируемого усилителя определяется из выражения

K_yc=Ko - aU_упр, (1)

где K₀ - максимальный коэффициент усиления, a - коэффициент пропорциональности [1/ В], U_ynр - управляющее напряжение на выходе УПТ, которое в свою очередь определяется из выражения

Uупр ⁼ Купт Кф Uaд = Купт Кад Uвых

где Купт - коэффициент усиления УПТ, для простоты множитель Кф примем равным единице, Кад - коэффициент передачи АД, U_вых - выходное напряжение регулируемого усилителя.

Из схемы на рис. 21 следует, что U_вых = К_усU_BX. Подставим в это выражение значение К_ус из (1), и с учетом введенных величин получим:

U_вых = (Ко - aU_ynр)U_BX = КoU_BX - a U_упрU_BX = Ко U_BX - a К_упт Кад U_вых U_BX,

откуда имеем

U_вых + aК_упт Кад U_BbIX U_BX = К₀U_BX,

или

⁽²⁾

Выражение (2) описывает амплитудную характеристику усилителя с АРУ. На рис.22 приведены амплитудные характеристики усилителя без АРУ (а), с простой АРУ (б) и с задержанной АРУ (в).

Рис. 22. Амплитудные характеристики усилителя без АРУ (а), с простой АРУ (б) и с задержанной АРУ (в)

В усилителе без АРУ коэффициент усиления постоянный, поэтому наклон зависимости U_вых = f(U_BX) примерно постоянен до значения U_BX = U_огр, после чего усилитель переходит в режим ограничения и выходной сигнал не зависит от входного. В этом режиме прием информации, заложенной в изменениях амплитуды сигнала, невозможен, так как усилитель становится ограничителем.

В усилителе с простой АРУ наклон зависимости U_вых=f(U_BX) уменьшается по мере увеличения входного сигнала U_вх, так как в соответствии с (1) коэффициент усиления уменьшается. Недостатком усилителя с простой АРУ является то, что даже при слабых входных сигналах коэффициент К_ус меньше Ко. От этого недостатка свободен усилитель с задержкой АРУ, в котором АРУ начинает работать только при определенном значении входного сигнала U_BX = U_пор, называемом порогом срабатывания АРУ.

При U_вх< U_пор АРУ не работает, поэтому К_ус = Ко, а при U_BX > U_пор АРУ начинает работать, и коэффициент усиления изменяется в соответствии с (1). Для реализации АРУ с задержкой в цепи обратной связи на рис. 21 включают ключ, который разомкнут при Uад< U₀ и замкнут при Uад ≥ Uo, где U₀= К₀U_пор. Таким образом, усилитель с задержкой АРУ свободен от недостатка усилителя с простой АРУ.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

Задание 1. Исследование автоматического регулирования усиления в радиоприемном устройстве.

Для выполнения лабораторной работы необходимо открыть схему автоматического регулирования усиления в радиоприемном устройстве рис.1:

Рис.1 Принципиальная схема автоматического регулирования усиления в радиоприемном устройстве.

Задание 1.1 «Снятие амплитудной характеристики усилительного тракта».

0. 1. Ару отключить: переключатель 3 установим в положение «замкнуто» (подключим резистор рру и заземлим базу транзистора vt3);

- резистор РРУ (ручная регулировка усиления) установим в положение 100% (максимум) – максимальный коэффициент усиления;

- переключателем 2 осциллограф подключим к выходу усилителя;

- на генераторе Ег установим частоту несущей ω= 465 кГц, частоту модуляции F = 1000 Гц с глубиной модуляции m = 60%; уровень несущей подберём такой величины, чтобы выходной сигнал (по осциллографу) был неискаженным (уровень Ег равен примерно 45 – 50 мВ);

- контролируя осциллографом выход и вход усилителя, а также контролируя контрольные точки КТ13 и КТ14 вольтметрами V1 и V2, снимем амплитудную характеристику (табл.1).

Внимание! Измерения входного и выходного напряжений проводить по осциллографу по максимальному значению модулирующего напряжения

табл 1

Ег, мВ	45	46	47	48	49	50
Uвх, мВ	16	19	20	21	22	23
Uвых, мВ	41	44	46	48	51	53
Uкт13,В	3	3	3	3	3	3
Uкт14, В	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85	0,85
Кус=Uвых/Uвх	2,56	2,32	2,3	2,29	2,32	2,3

0. 2. - Включить АРУ: ключ 3 разомкнуть;

- ключом 4 подключим конденсатор фильтра С8 («номинал»);

- повторим измерения амплитудной характеристики по предыдущему пункту (табл.2):

табл.2

Ег, мВ	45	46	47	48	49	50
Uвх, мВ	29	30	31	33	34	35
Uвых, мВ	67	70	73	76	79	82
Uкт13,В	3,7	2,8	4,8	5,1	2,5	3,6
Uкт14, В	0,86	0,87	0,88	0,94	0,81	0,86
Кус=Uвых/Uвх	2,31	2,33	2,35	2,3	2,32	2,34

0. - построим амплитудные характеристики при выключенной и включенной АРУ, используя данные табл.1и 2 - рис.2.3.

Рис. 2,3. Амплитудные характеристики при выключенной и включенной АРУ.

Задание 1.2 «Исследование режима работы каскада на транзисторе VT1».

Определим глубину регулирования по напряжению.

Режим ручного регулирования:

а1 = Uвх мах/Uвхмин = 1,44

в1 = Uвых мах/Uвыхмин = 1,29

Глубина регулирования при ручном управлении:

γ = Кмах/Кмин = в1/а1 = 0,897

Режим АРУ:

а2= Uвх мах/Uвхмин = 1,2

в2 = Uвых мах/Uвыхмин = 1,2

Глубина регулирования при АРУ:

γ = Кмах/Кмин = в2/а2 = 1