6.3 Опис лабораторного пристрою

Лабораторний пристрій містить імпульсні модулятори з частковим та повним розрядом накопичувачів, які розміщені в загальному корпусі. На передній панелі корпуса зображені схеми модуляторів і виведені клеми для під'єднання вимірювальних пристроїв, генератора керуючих імпульсів, генератора змінної напруги, а також перемикачів, які дозволяють під'єднувати до схеми модулятора різні елементи, або змінювати їх величину.

Коло навантаження у залежності від положення перемикача являє собою або опір постійної величини, або імітує опір магнетрону через вольт-амперну

характеристику останнього на постійному струмі.

При роботі модулятора з живленням від джерела змінної напруги, запускаючі імпульси повинні слідкувати синхронно з частотою цієї напруги. В цьому випадку запускаючі імпульси формуються з синусоїдальної напруги живлення спеціальним формуючим колом, яке є в макеті. Джерелом змінної напруги живлення є стандартний генератор звукової частоти.

Джерелом запускаючих імпульсів є стандартний генератор імпульсів.

Джерелом постійної напруги живлення є стабілізований випрямляч, який розміщено у корпусі лабораторного пристрою.

6.4 Порядок виконання роботи

6.4.1 Зібрати схему імпульсного модулятора задану викладачем, встановивши розрахункові значення елементів схеми і режиму.

6.4.2 Перевірити відповідність експериментальних даних розрахунковим. Провести критичний аналіз цієї відповідності.

6.4.3 Виконати одне з індивідуальних завдань за вказівкою викладача.

Індивідуальні завдання

Для модулятора з частковим розрядом накопичувача:

1. Описати фактори, які впливають на затягування фронту наростання імпульсу, указати цей вплив на макеті, та виконати моделювання на ПК. Зробити висновки і рекомендації по забезпеченню необхідного фронту наростання імпульсу.

2. Описати фактори, які впливають на зменшення вершини імпульсу, вказати, якісно та кількісно, цей вплив на макеті та провести їх моделювання на ПК. Вказати допустимі на практиці спотворення вершини імпульсу, та методи їх забезпечення.

3. Описати фактори, які впливають на затягування спаду імпульсу, та засоби по забезпеченню тривалості спаду у допустимих межах. Продемонструвати їх на макеті.

Для модулятора з повним розрядом накопичувача:

4.Пояснити необхідність узгодження хвильового опору штучної лінії з опором навантаження, вказати характер спотворення імпульсу в навантаженні у випадку непогодження. Продемонструвати ці явища на макеті та виконати моделювання на ПК.

5. Пояснити причини та характер впливу зміни частоти слідкування керуючих імпульсів на параметри імпульсу в навантаженні. Вказати методи усунення цього явища. Все це якісно і кількісно продемонструвати під час роботі модулятора лабораторного пристрою.

6. Пояснити причини і характер спотворення вершини прямокутнього імпульсу в навантаженні, вказати методи зменшення цих спотворень і продемонструвати це на макеті. Виконати моделювання на ПК.

7. Розрахувати та визначити експериментально амплітуду і частоту живлючої напруги, яка необхідна для отримання в навантаженні імпульсу, рівного розрахованому, при живленні модулятора від джерела змінної напруги. Провести критичний аналіз одержаних результатів, зробити висновки.

6.5 Зміст звіту

В звіті повинно бути:

принципова схема модулятора;

результати розрахунків, які отримані під час підготовки до роботи;

виміряні величини струмів, напруг, елементів схеми і осцилограми струмів та напруг, які отримано під час виконання лабораторного завдання;

порівняння та критичний аналіз даних розрахунків та експерименту;

висновки.

6.6 Контрольні запитання та завдання

1. Який вплив величин паразитних ємностей схеми та опору в колі заряду накопичувача на тривалість фронту та спаду імпульсу напруги в навантаженні?

2. Як впливає амплітуда імпульсу напруги на вході модулятора на тривалість фронту імпульсу напруги в навантаженні?

3 Як впливає величина накопичувальної ємності на форму вершини імпульсу напруги в навантаженні?

4. Зобразити схему лампового модулятора з індуктивністю шунтуючою магнетрон. Пояснити фізичні процеси у схемі. Яка роль подавляючого діода?

5. Як впливає величина індуктивності, шунтуючої навантаження, на тривалість спаду імпульсу напруги в навантаженні , на вершину імпульсу , на амплітуду викиду по закінченню імпульсу?

6. Як впливає тривалість імпульсу на вході модулятора, на тривалість спаду імпульсу напруги в навантаженні?

7. В якому режимі роботи модулятора (недонапруженому, перенапруженому) нестабільність амплітуди імпульсу на вході модулятора більше впливає на амплітуду імпульса на виході модулятора?

8. В якому режимі роботи модулятора (недонапруженому, перенапруженому ) нестабільність напруги джерела анодного живлення більше впливає на амплітуду імпульсу на виході? Чому?

9. Чому в модуляторах з тиратроном не застосовується заряд через опір?

10. Чому при аналізі процесу заряду лінії її можна розглядати як ємність?

11. Яке призначення імпульсного трансформатора в схемах модуляторів на "м’яких" лампах?

12 . На який струм слід вибирати діод в колі заряду накопичувача від джерела постійної напруги?

13. Якими елементами схеми визначається ККД модулятора ? Який порядок його значення?

14. Які основні переваги та надоліки схеми з повним розрядом? Пояснити їх. У яких випадках доцільно її застосування?

15. Чим визначається максимальна напруга заряду накопичувального елемента в схемі, під час заряду через дросель? Яке призначення діода в зарядному колі та розрядному колі?

16. З яких міркувань вибирають кількість комірок та інші параметри штучної накопичувальної довгої лінії?

17. Пояснити причину зміни форми напруги в навантаженні при розряді лінії на неузгоджене навантаження (при _л < R_н та _л > R_н ) у порівнянні з випадком, коли навантаження узгоджене ( _л = R_н ).

18. Які переваги та недоліки заряду накопичувача через діод? Які вимоги висуваються до зарядного діода?

19. Як впливає величина добротності кола заряда на ККД кола заряда?

20. Чому при застосуванні тиратрона у якості комутуючого приладу штучну лінію доводиться шунтувати діодом?

7 ДОСЛІДЖЕННЯ АВТОГЕНЕРАТОРА НА

ТУНЕЛЬНОМУ ДІОДІ

7.1 Мета роботи

Мета роботи  дослідження вольт-амперної характеристики ТД, умов самозбудження, залежність енергетичних показників, частоти, форми коливань, нелінійних спотворень від режима роботи та параметрів зовнішнього кола для автогенератора на ТД. Закріплення та поглиблення теоретичних знань по ТД, отриманих на лекціях та в процесі самостійної роботи; придбання навиків вимірювання основних характеристик генераторів, а також навиків наукового аналізу та узагальнення експериментальних результатів.

7.2 Методичні вказівки до організації самостійної роботи студентів

Схема автогенератора на ТД звичайно складається з діода та коливної системи [ 3, с. 315-330 ]. Діод повинен робити на від'ємній ділянці своєї вольт-амперної характеристики ( рис. 7.1 ), цього досягають поданням зміщення від окремого джерела, або застосуванням автозміщення. Коливна система може бути зображена послідовним або паралельним контуром. Такі схеми автогенераторів на тунельному діоді з паралельним або послідовним контуром, які використовуються в лабораторному макеті, зображені на рис. 7.2 а і б відповідно.

Рисунок 7.1- Вольт-амперна характеристика тунельного діода

Умовою виникнення коливань в такому автогенераторі є перевищення потужності, яку віддає діод над потужністю витрат в замкнутій системі автогенератора де G_ДО - диференційна провідність діода в точці спокою; G_Э - еквівалентна активна провідність коливного контуру, U₁ - амплітуда напруги на діоді.

Рисунок 7.2 – Схеми електричні автогенераторів на тунельному діоді

Через нелінійність вольт-амперної характеристики діода нерівність Р_Д  Р_ПОТ при обумовленій амплітуді коливань перетворюється у рівність, встановлюється стаціонарний режим роботи автогенератора і при цьому де G_Д1 - середня за період коливань активна провідність нелінійного елементу. Із вище сказанного випливає, що умову самозбудження автогенератора та умову стаціонарного режиму можна виразити співвідношенням | G_ДО|  G_Э та | G_Д1| = G_Э відповідно.

Ці співвідношення, як можна побачити з рис.7.1, означають, що лінія навантаження по змінному струму, відповідно коливному контуру ( пряма В ), повинна бути більш пологою, ніж дотична до характеристики у точці А. Опір контуру за постійним струмом повинен бути малим, та відповідна йому лінія навантаження (пунктирна пряма) повинна бути крутіша за дотичну, щоб забезпечити стійкіть режиму на постійному струмі.

Зважаючи на викладене вище, необхідно вибирати параметри схеми та режим діода для забезпечення генерації коливань визначеної амплітуди з мінімальними нелінійними спотвореннями.