Контрольні питання

1. Зобразити і пояснити графіки I_K0, I_вх.0, при двох значеннях R_K^кр..

2. Зобразити і пояснити графіки P₀, P₁, P_K, ξ, .

3. Зобразити і пояснити статичні модуляційні характеристики I_K1, I_K0, I_вх.0, при колекторній модуляції.

4. Зобразити і пояснити характеристики I_K0, при двох значеннях R_K^кр..

5. Зобразити і пояснити характеристики I_K1, при двох значеннях Е_зм..

6. Зобразити і пояснити залежності P₀, P₁, P_K, ξ, .

7. Зобразити і пояснити характеристики для трьох значень Е_зм. (Е_зм. = Е*; Е_зм. > Е*; Е_зм. < Е*).

8. Зобразити і пояснити залежності I_K1, I_K0, U_K, I_вх. = f(E_K, E_{K пр}) при одночасній зміні колекторної напруги в кінцевому і попередньому каскадах.

9. Зобразити і пояснити залежності P₀, P₁, P_K і η = f(E_K, E_{K пр}) при комбінованій модуляції.

Лабораторна робота №3

Дослідження базової та колекторної модуляції.

Мета роботи: дослідити принципи роботи базової та колекторної модуляції, розглянути принцип отримання комбінованої модуляції.

Теоретичні відомості

Модуляцією називають процес зміни одного з параметрів високо частотного коливання по закону зміни модулюючого низько частотного коливання. Будь-яке електричне коливання характеризується трьома параметрами: амплітуда, частота, фаза.

Базова модуляція (зміщення). В модулюючому каскаді в відповідності з сигналом інформації змінюють зміщення на вхідному електроді активного елемента підсилювача потужності (ПП):

Схема ПП при базовій модуляції не відрізняється від звичайної, при цьому добавляється тільки джерело модулюючої напруги , яке вмикають послідовно з джерелом постійної напруги , що задає зміщення в режимі мовчання. Роботу модулюємого каскаду зручно розглядати за допомогою статичних модуляційних характеристик (СМХ), які являють собою залежність величин, і які визначають режим ПП від напруги зміщення при умові, що інші живлячі напруги на електродах активного елемента (АЕ) і вхідний опір залишають постійним, наприклад: і інших від при .Для повного використання АЕ по потужності, рекомендується вибирати максимальний режим – критичний, а режим мовчання – посередині СМХ .

Схемна реалізація базової амплітудної модуляції наведена в додатку Б при положенні перемикача S2 "2".

Алгоритм розрахунку:

1. Розраховують в максимальному режимі при (тобто в КР)

2. Розраховують каскад в режимі мовчання

Знаючи , з формули

, визначають (за таблицею коеф. Берга)

Потім, з формули:

(з довід.)

При колекторній модуляції за косинусоїдальним законом напруга колекторного живлення підсилювача складається з постійної Е_К^мов., що визначає режим мовчання, і змінної з частотою модуляції Ω і амплітудою U_Ω:

,

де m – коефіцієнт модуляції.

Схемна реалізація колекторної амплітудної модуляції наведена в додатку Б при положенні перемикача S2 "1".

У відповідності з вище наведеною формулою колекторна напруга в максимальному режимі зв’язана з колекторною напругою в режимі мовчання відношенням:

.

Для підвищення потужності максимальний режим генератора необхідно вибрати критичним за напругою.

Умова для вибору напруги Е_{К мов.} має вигляд

,

де ξ_кр. – коефіцієнт використання колекторної напруги в критичному режимі;

Е_К^доп. – максимально допустима напруга на колекторі;

при m = 1 і ξ_кр. = 1, .

Модулююча напруга з амплітудою U_Ω та струм звукової частоти з амплітудою I_Ω забезпечуються модулятором. Потужність модулятора становить

.

Потужність, що споживається колекторним ланцюгом ПП в режимі мовчання, і потужність P₀^max =E_K^maxI_K0^max зв’язані відношенням:

.

Тоді потужність модулятора:

.

Потужність, що споживається колекторним ланцюгом, збільшується в режимі модуляції за рахунок потужності, що надається модулятором:

.

Одночасно зростає коливна потужність за рахунок потужності бокових частот:

.

В тому ж відношенні в режимі модуляції зростає потужність втрат на колекторі. Найбільш тяжкий режим для колектора реалізується при m=1.

При амплітудній модуляції підсилювач потужності розраховують в трьох режимах: максимальному, мовчання і модуляції.

Колекторний ланцюг в режимі максимальної потужності розраховують для отримання потужності

P₁^max = P₁^мов. (1 + m)²

в критичному режимі.

Розрахунок інших характеристик проводиться за допомогою вище приведених виразів.

Переваги базової модуляції: потужність модулятора невелика, складає декілька відсотків від потужності 1-ї гармоніки.

Недоліки: нелінійні спотворення які залежать від коефіцієнта модуляції. Низький ККД.

При колекторній модуляції з метою підвищення ККД модулятор виконують за двохтактною схемою. Розрахунок модулятора ведеться аналогічно розрахунку підсилювача потужності на задану потужність при кутові відсічки θ = 90˚ і розглядається в інших курсах.

Недолік колекторної модуляції полягає в тому, що активний елемент працює в перенапруженому режимі, при якому малий коефіцієнт підсилення. Крім цього за період модулюючої частоти змінюється вхідна провідність активного елемента, що призводить до паразитної фазової та амплітудної модуляції напруги на вихідному каскаді. В результаті все це несприятливо впливає на вихідний радіосигнал.

Кращі енергетичні співвідношення отримуються в тому випадку, якщо одночасно синфазно здійснювати колекторну модуляцію не тільки у вихідному, а й в одному-двох попередніх каскадах. Такий режим отримав назву комбінованої модуляції.

При комбінованій модуляції одночасно змінюються напруга збудження U_вх. і колекторна напруга Е_ж., а Е_зм. і R_ЛУ залишаються незмінними.