2.2. Описание лабораторного стенда рпу-1

Стенд РПУ-1 состоит из стойки с источниками питания и измерительными приборами и сменного блока с автогенератором (частота около 1 МГц), буферным каскадом и выходным усилителем мощности. Схема выносного блока приведена на рис.2.8.

Возбудитель (автогенератор) собран по схеме емкостной трехточки с заземленной базой. Такая схема позволяет обойтись без дросселя в цепи питания. Начальное смещение транзистора задается резистивным делителем в цепи базы и сопротивлением эмиттерного автосмещения. Это сопротивление стабилизирует величину коллекторного тока транзистора. Использован транзистор КТ603 (КТ608). Напряжение на вход предоконечного каскада поступает с емкостного делителя.

Предоконечный каскад – усилитель мощности выполнен на составном транзисторе типа КТ972А (_=750) по схеме с общим эмиттером и параллельным питанием коллектора. Напряжение смещения транзистора равно нулю, так, что угол отсечки его коллекторного тока получается менее 90⁰ .

Коллекторной нагрузкой каскада служат входные сопротивления ЦС, нагруженной в свою очередь входным сопротивлением выходного каскада. В качестве ЦС использован П-образный контур с дополнительным фильтром. Для плавного изменения напряжения возбуждения на базе транзистора выходного каскада амплитуда выходного напряжения предоконечного каскада регулируется изменением напряжения коллекторного питания транзистора КТ972А с помощью потенциометра (ручка «U_б» на передней панели блока). Предоконечный каскад может работать в режимах усиления мощности и коллекторной модуляции.

Выходной каскад – усилитель мощности на транзисторе типа

КТ903А по схеме с общим эмиттером и параллельным питанием коллектора и базы. Нагрузка коллектора – входное сопротивление ЦС, связанной с эквивалентом внешней нагрузки R_н=50 Ом конденсатором переменной емкости. Второй конденсатор переменной емкости позволяет компенсировать реактивную часть нагрузки коллектора. В результате сопротивления коллекторной нагрузки R_к может меняться в широких пределах, оставаясь вещественным. Напряжение смещения на базу транзистора подается от выпрямителя с низким выходным сопротивлением.

Цепи питания и измерительные приборы. Универсальный источник питания (УИП) расположен в стойке. Он обеспечивает стабилизированные питающие напряжения +26В и +13В, а также регулируемые напряжения. Питание стойки включается тумблером сети (слева). При этом возле тумблера загорается зеленая лампочка. Далее надо нажать кнопку «Анод» (справа). Если ток, потребляемый сменным блоком, превышает допустимый (1А) – срабатывает блокировка. Питание отключается, справа загорается красная лампочка с надписью «ПЕРЕГРУЗКА». После этого необходимо выключить тумблер сети, устранить источник перегрузки, снова включить тумблер и нажать кнопку «Анод».

Рис.2.8. Схема выносного блока

Измерительные приборы постоянного тока, расположенные в стойке, позволяют измерять постоянные питающие напряжения Е_к, Е_б и постоянные слагаемые токов коллектора I_к0 и базы I_б0 выходного каскада.

Предусмотрена работа каскада в одном из трех режимов: усиление немодулируемых колебаний, коллекторной модуляции и комбинированной модуляции. Схема осуществления комбинированной модуляции показана на рис. 2.9.

Эффективные значения переменных напряжений на базе U_б, коллекторе U_к и на эквиваленте нагрузки U_н также измеряются с помощью приборов, расположенных на стойке. В этих случаях сопротивления приборов вместе с добавочными сопротивлениями служат нагрузками имеющихся в блоке передатчика диодных детекторов.

Рис.2.9. Схема осуществления комбинированной модуляции

При амплитудной модуляции напряжение звуковой частоты со вторичной обмотки выходного трансформатора генератора Г3-33 поступает на гнезда, расположенные на левой боковой стенке сменного блока. Таким образом, генератор сигналов используется в качестве модулятора.

Для наблюдения осциллографом напряжений в различных точках схемы сменный блок имеет контрольные гнезда, к которым подключается усилитель вертикального отклонения осциллографа. К этим гнездам переключателем П4 на передней панели стенда поочередно могут быть подключены различные точки схемы. Выход трансформатора тока (ТТ) позволяет наблюдать импульсы коллекторного тока транзистора КТ903А.

Работа № 5. Коллекторная и

комбинированная модуляция

Цель работы

1. Освоить методику настройки транзисторного усилителя мощности (УМ) при коллекторной и комбинированной модуляции.

2. Исследовать влияние режимов усилителя на искажения при модуляции.

3. Сравнить амплитудные и частотные характеристики усилителя при коллекторной и комбинированной модуляции.

Домашнее задание

1. Изучить руководство к лабораторной работе.

2. Записать цель работы.

3. Начертить схему модулируемого каскада.

4. Сделать заготовку таблиц.

5. Ознакомиться с порядком выполнения лабораторного задания и изобразить ход предполагаемых зависимостей.

6. Ответить на основные контрольные вопросы.

Лабораторное задание

С целью получения в дальнейшем амплитудной модуляции присоединить к выносному блоку генератор сигналов Г3-33.На левой стенке блока указаны гнезда для подключения выходной обмотки трансформатора Г3-33: верхняя, средняя и нижняя точки. Эта обмотка не должна быть соединена с корпусом!

Предупреждение! Во избежание повреждения транзистора перед включением в сеть звукового генератора Г3-33 предварительно необходимо убедиться, что напряжение на его выходе не окажется слишком большим. Для этого ручка генератора Регулировка выхода должна быть повернута против часовой стрелки до упора.

1. Подготовить установку для исследования коллекторной модуляции (рис. 2.8): выход переключателя S4 (гнездо S4 на боковой стенке установки) подать на вход канала 2 осциллографа, гнездо E_к соединить со входом канала 1. Переключатель S4 поставить в положение I_к. Подать напряжение синхронизации на осциллограф с гнезда Синхр. на боковой стенке. Расположенный там же переключатель Синхронизация поставить в положение ВЧ. Луч первого канала погасить. Переключатель блока усилителя S1 поставить в положение 2 (Коллекторная модуляция выходного каскада.), ручку U_б на передней панели блока повернуть в крайнее левое положение.

Выставить следующие положения переключателей генератора Г3-33: Вых. сопротивление,  – положение 50 , Пределы шкал, ослабление – положение, соответствующее шкале вольтметра 10 В, Шкала прибора – положение 2, Внутр. нагрузка – положение Выкл., установить частоту генератора F=1 кГц. При указанных положениях переключателей эффективное значение U_ равно удвоенному показанию прибора.

2. Настроить усилитель на граничный режим при мощности 7 Вт. Для этого поставить переключатель S3 в положение Е_{к рег}, установить Е_к = 26 В, Е_б – такое, при котором начинает появляться ток коллектора (20-30 мА) при U_б = 0. Увеличивая U_б при постоянном Е_б и настраивая колебательный контур при каждом значении U_б так, чтобы был граничный режим, получить заданную мощность (контролируется по напряжению на нагрузке, P_н=U_н²/R_н).

3. Перейти к режиму коллекторной модуляции. Переключить S3 в положение Е_{к фикс}, при этом Е_к = Е_{к мол} = 13 В. Получить и зарисовать осциллограммы напряжений на нагрузке и коллекторе при m=1 (обеспечивается регулировкой амплитуды U_Ω). В режиме молчания (Е_к=Е_{к мол}=13В; U_Ω=0; m=0) усилитель находится в перенапряженном режиме.

4. Записать значения I_к0, U_н в режиме молчания и I_к0 в режиме модуляции. Рассчитать полный КПД усилителя в режимах молчания и модуляции η=U_н²R_н/(I_к0+Е_к).

5. Снять амплитудную характеристику усилителя m(U_) на частоте 1 кГц. Глубину модуляции рассчитать по формуле

,

где U_max и U_min – максимальный и минимальный размах напряжения, определяемый по осциллографу (в клетках).

Результаты занести в табл.2.1, и построить по полученным данным графики.

Таблица 2.1

Амплитудные характеристики при коллекторной и комбинированной модуляции

Вид модуляции	U, В
Коллекторная	Umax, клет.
	Umin, клет.
	m
Комбинированная	Umax, клет.
	Umin, клет.
	m

6. Снять частотную модуляционную характеристику m(F) при коллекторной модуляции, поддерживая амплитуду модулирующего напряжения постоянной. Результаты занести в табл.2.2 и построить по полученным данным график.

Таблица 2.2

Частотная модуляционная характеристика

F, кГц	0,2	0,4	0,8	1,6	3,2	6,4	12,8	25,6	51,2	100	200
Umax, клет.
Umin, клет.
m

7. Рассмотреть на экране осциллографа искажения модулированных колебаний. Частоту развертки выбрать такой, чтобы один ход развертки соответствовал 2-3 периодам Т=1/F звуковой частоты. Рассмотреть на экране искажения огибающей, вызванные переходом усилителя в течение части периода частоты F в недонапряженный режим. Это может произойти из-за уменьшения (по сравнению со значениями, полученными в процессе настройки) R_к, U_б или Е_б. Наиболее просто изменить Е_б или U_б. Зарисовать осциллограммы при пониженных значениях Е_б или U_б.

8. Перейти к режиму комбинированной модуляции (рис.2.9). Для этого поставить переключатель S1 в положение 3 (Комбинированная модуляция), S3 – в положение Е_{к фикс}; при этом напряжения коллекторного питания оконечного и предоконечного каскадов равны 13 В, а амплитуда модулирующего напряжения на предоконечном каскаде будет составлять около 0,5 от амплитуды U_ для оконечного каскада.

Настроить усилитель при U_ = 0 на граничный режим и повторить наблюдение осциллограмм и получение амплитудных характеристик m(U_) (пп.2…5 задания).

Зарисовать осциллограммы, а точки амплитудной характеристики занести в табл.2.1.