Домашнее задание

1. Изучить основные теоретические сведения.

2. Проделать предварительно лабораторную работу в системе схемотехнического проектирования Electronics Workbench.

Лабораторное задание

1. Снимите и постройте график ВАХ нелинейного элемента.

2. Проделайте аппроксимацию ВАХ с помощью квадратичной и кусочно-линейной функции

3. Исследуйте преобразование формы и спектра моногармонического сигнала, используя квадратичную и кусочно-линейную аппроксимации ВАХ нелинейного элемента.

4. Исследуйте преобразование формы и спектра бигармонического сигнала, используя квадратичную и кусочно-линейную аппроксимации ВАХ нелинейного элемента.

Примечание: Пункт 4 рассчитан на «продвинутых студентов». Такие студенты выполняют пункты 1 и 2 в облегченном порядке, снимая и аппроксимируя ВАХ по двум точкам, задавая u_зи согласно таблице 1.1

Таблица 1.1 Варианты задания ВАХ по двум точкам

Вариант	А	Б	С	Д
uзи1 ,В	0	0	0	0
uзи2 , В	-1	-1,5	-2	-2.5

Методические указания

1. Снятие вольтамперной (сток-затворной) характеристики полевого транзистора.

Снятие ВАХ i_С = f (Uзи) производится путем последовательной установки потенциометром СМЕЩЕНИЕ ряда напряжений Uзи (см. табл.1.2), измеряя для каждого из них значения тока стока i_С. Для последнего необходимо нажать кнопку " i_С ", не имеющую фиксации, и снять отсчет со встроенного миллиамперметра.

Таблица 1.2 Вольтамперная (сток-затворная) характеристика

Uзи	В	0	-0,5	-1	-1,5		U пор
iС	мА						0

При этом следует учесть, что полное отклонение стрелки этого прибора - 5,0 мА, и не зависит от положения переключателя пределов измерений. Во избежание ошибок при снятии вольтамперной характеристики следует отключать все провода от входов сумматора. После заполнения таблицы построить график i_С (U₀),рис.1.3.

Рисунок 1.3 – Вольтамперная (сток-затворная) характеристика полевого транзистора

2. Аппроксимация ВАХ.

2.1. На построенной вольтамперной характеристике (ВАХ), рис.1.3, следует определить границы квадратичного участка в пределах (U _пор  Uзи  0) и аппроксимировать его зависимостью вида:

i = a (u-U_пор)². Для этого находятся коэффициенты а и u_{0 .}

2.2. Использовать кусочно- линейную аппроксимацию ВАХ, согласно пунктирной линии

на рис.1.3. Для этого находятся коэффициенты S и U_от.

3. Исследование преобразования моногармонического сигнала: u_ЗИ = U₀ + U_mcos2f₁t, где f₁=1 кГц.

3.1. Преобразование моногармонического сигнала на квадратичном участке ВАХ.

Положение рабочей точки выбирается на середине квадратичного участка ВАХ, т.е. U₀ = U_пор/2, где U _пор – пороговое напряжение триода (рис. 1.4). Установить полученное значение U₀ потенциометром «Смещение» и занести его в таблицу 1.3.

Таблица 1.3. - Спектр тока стока

Параметр	U0=... В; f1 =1кГц; Um =...В;
Частота	0	f1	2 f1	3 f1	4 f1
Амплитуда

Амплитуда входного сигнала U_m должна быть такой, чтобы сигнал занимал весь квадратичный участок ВАХ (от нуля до отсечки), т.е. U_m =  U_пор/2  (см. рис.1.4).

Рисунок 1.4 – Выбор рабочего участка ВАХ согласно пункту 3.1.

Ввиду того, что измерительные приборы имеют градуировку в действующих (U), а не амплитудных (U_m) значениях, следует установить на входе макета (гнезда 1, 2 или 3) такое напряжение от источника "1 кГц" (левое верхнее гнездо стенда), чтобы подключенный ко входу вольтметр показывал U= U_m /2.

Рассчитать спектр тока

3.2. Преобразования моногармонического сигнала на кусочно-линейном участке ВАХ.

Установить напряжение смещения U₀ = U_от. Установить амплитуду входного сигнала U_m=  U_от  (рис.1.5).

Рисунок 1.5- Выбор рабочего участка ВАХ согласно пункту 3.2

Рассчитать спектр тока и заполнить таблицу, подобную табл.1.2.

4^*. Исследование преобразования бигармонического сигнала u_ЗИ = U_о + U_1mcos2f₁t+ U_2mcos2f₂t.В качестве второго гармонического сигнала с частотой f₂=1,2кГц используется звуковой генератор Г3-111 в блоке «ИСТОЧНИКИ». На один из входов сумматора подать прежний сигнал f₁ = 1 кГц, на любой другой - f₂ = 1,2 кГц. Заполнить таблицу 1.4.

Примечание^*: задание является дополнительным.

4.1. Преобразование на квадратичном участке ВАХ. На построенной вольтамперной характеристике (ВАХ) определить границы квадратичного участка (U _пор  Uзи 0) и аппроксимировать его зависимостью вида: i = a (u-U_пор)², см. пункт 2.1.

Установить смещение U_о = U_пор/2 (рабочая точка на середине квадратичного участка ВАХ). Установить одинаковые амплитуды сигналов от разных источников на обоих входах сумматора U_1m=U_2m= U_пор /4, при этом суммарный сигнал ("биения") не выйдет за пределы квадратичного участка.

Рассчитать спектр тока. Результаты расчета внести в табл.1.4.

Таблица 1.4. Спектр тока стока при бигармоническом сигнале

Параметр	U0=... В; f1 = 1кГц; Um1=...В; f2 =1,2 кГц; Um2 =...В
Частота	0	f1	f2	2 f1	2 f2	f1 – f2	f1+ f2
Амплитуда

4.2. Преобразование на кусочно-линейном участке ВАХ. Использовать кусочно- линейную аппроксимацию ВАХ, согласно пункту 2.2:

Установить U₀= U_от, установить амплитуды сигналов U_1m=U_2m= = U_от /2

Рассчитать спектр тока. Результаты расчета внести в таблицу, аналогичную табл.1.4.