Лабораторная работа э6 Диодные схемы сравнения фаз двух синусоидальных эдс

Работа включает:

1. Изучение принципа действия диодных элементов сравнения фаз двух синусоидальных ЭДС.

2. Выбор схем сравнения, расчет параметров элементов схем.

3. Расчет и построение функциональных и информационных характеристик элементов сравнения фаз.

4. Компьютерное исследование элементов сравнения фаз.

Составление предварительного отчета

1. Выбор схем элементов сравнения, расчет параметров схем.

2. Расчет и построение функциональных характеристик элементов сравнения.

3. Расчет и построение информационных характеристик элементов сравнения.

4. Расчет и построение характеристик действия элементов сравнения совместно с нуль – индикатором (НИ).

Методические указания. Изучить §2–6 с.67–70, §6–3, §6–4 [3].

К п.1. В нечетном варианте исследуется схема сравнения фаз с трансформаторами, в четном варианте – схема сравнения фаз с делителями. Расчет параметров схем и отношения амплитуд W_пр, при котором схема переходит из одного режима в другой проводится в соответствии с 6–34 – 6–52 [3] и параметрами, заданными в табл.Э6.1.

К п.2 Функциональные характеристики элемента сравнения фаз (проходная характеристика и граничная линия) показаны на рис. 6–15[3]. Для построения проходной характеристики необходимо рассчитать коэффициенты преобразования схемы сравнения для двух режимов работы, с.209–210 [3]. Построить проходные характеристики при двух значениях амплитуд сравниваемых сигналов, Е₁=30В, Е₂<Е_1,ном/W_пр и при Е₁=Е₂=Е_1,ном/2.

К п.3. Относительный уровень выходного сигнала определяется как отношение мощности сигнала к мощности помехи на выходе схемы. Значение сигнала и амплитуд синусоидальных помех на выходе схемы определяется по разложению в ряд Фурье выходного напряжения (6–59), (6–62) [3]. Построить зависимости выходного сигнала и амплитуды второй гармоники от разности фаз сравниваемых сигналов , изменяемой в пределах от 0 до  с шагом /2. Вычислить относительный уровень сигнала и построить его зависимость от разности фаз .

К п.4. Исследуются две характеристики действия схем сравнения фаз, включенных совместно с НИ.

Первая из них Е_2,д=f(Е₁) строится при условии совпадения по

фазе сравниваемых величин и определяет в плоскости амплитуд сравниваемых сигналов область значений Е₁ и Е₂, при которых действует НИ. Строится при заданном значении U_д,ни, при изменении Е₁ от 0 до 30 В. При построении характеристики плоскость Е₂=f(Е₁) разбивается линиями Е₂=Е₁/W_пр и Е₂=Е₁W_пр на области разных режимов работы схемы сравнения. В области режима NN линия действия определяется выражением Е_1,д,min=U_д,ни/k_NN (Е₁<Е₂) и Е_2,д,min=U_д,ни/k_NN (Е₁>Е₂). Эти линии пересекаются с линиями Е₂=Е₁/W_пр и Е₂=Е₁W_пр. Соединение точек пересечения дает линию действия в области режима NR. Штриховка наносится в области действия.

Вторая характеристика (рис.2–10, [3]) разделяет комплексную плоскость Ė₂/Ė₁ на области действия и не действия НИ. Это будет отрезок, параллельный мнимой оси и проходящий при =0 через точку W_д,min=Е_2,д,min/Е_1,ном. Характеристика рассчитывается при Е₁=Е_1,ном и Е_2,max=10Е_2,д,min. Наибольший угол действия равен _д=arccos(Е_2,д,min/Е_2,max). Штриховка наносится в области действия.

Работа в лаборатории

1. Собрать рассчитанную схему сравнения. На вход схемы подключить два источника синусоидального напряжения промышленной частоты, на выход схемы – осциллограф, два вольтметра, один из вольтметров работает в режиме измерения DC, а второй – в режиме АС. В схеме с трансформаторами для идеальных TV установить реальные активные сопротивления первичной и вторичной обмоток (порядка 100 Ом). Для заземления использовать первичную обмотку одного из TV. Провести настройку расчетных режимов и режимов работы осциллографа.

2.Снять проходные характеристики схемы сравнения при двух значениях амплитуды сравниваемых сигналов Е₁=Е_1,ном, Е₂<Е_1,ном/W_пр и при Е₁=Е₂=Е_1,ном/2. Разность фаз меняется от 0 до  с шагом /4. Характеристики строятся на одном рисунке. По проходным характеристикам построить граничную линию схемы.

3. Определить относительный уровень выходного сигнала. Для этого снять зависимости U_0,вых=f() и U_~,вых=f(). При измерении установить Е_1,ном и Е₂=5В, а разность фаз изменять в пределах от 0 до  с шагом /4. Зарисовать осциллограммы на выходе схемы при 0 /2.

На выходе схемы установить частотный фильтр, представляющий собой емкость, сопротивление которой на частоте 100Гц в десять раз и более меньше сопротивления Rн. Повторить измерения зависимостей U_0,вых=f() и U_~,вых=f(). Построить на одном рисунке зависимости U_0,вых=f() и U_~,вых=f() для схемы сравнения с фильтром и без фильтра.

По результатам измерений вычислить и построить зависимость относительного уровня выходного сигнала от разности фаз.

4.Снять характеристики действия элемента сравнения с НИ. На выход схемы сравнения с фильтром подключить НИ (рис.5.1). Полярность включения НИ должна соответствовать его действию при разности фаз от – /2 до /2, Снимаются две характеристики Е_2,д=f(Е_1,д) при 0 и (Ė₂/Ė₁)_д=W_д при Е₁=const. Для снятия первой характеристики при 0 устанавливаются значения Е₁ от 30 до 0 В с шагом 5В. Увеличивать Е₂ от 0 до значения, при котором действует нуль-индикатор, фиксируется значения Е₂, соответствующие началу и концу вибрации ключа. При построении зависимости отметить область вибрации и нанести штриховку в области действия.

Для снятия второй характеристики устанавливается Е₁=Е_1,ном. Точки характеристики определяются при изменении разности фаз в пределах от 0 до 2 с шагом /6. Для установленной разности фаз , увеличиватьЕ₂ от 0 до значения, при котором действует НИ, фиксируются значения Е₂, соответствующие началу и концу вибрации ключа. При построении зависимости отметить область вибрации и нанести штриховку в области действия. Установить Е₁=10 В, повторить измерения. Характеристики построить на одном рисунке. По этим же измерениям строится зависимость Е₂() для двух значений Е₁=const._. При построении зависимости отметить область вибрации и нанести штриховку в области действия. Сделать выводы.