6. Примеры электронных устройств

В этом разделе изучаются примеры исполнения устройств, совершающих определенные преобразования электрических сигналов. При изучении материала данного раздела обучающемуся следует обратить внимание на логику работы исследуемых устройств, определяемую, главным образом, функциональностью данного устройства и предъявляемыми к нему техническими требованиями.

Лабораторно-практическая работа №29 Устройство измерения коэффициента нелинейных искажений (кни)

ЦЕЛИ РАБОТЫ:

1. Изучить принцип измерения КНИ.

2. Исследовать работу устройства.

3. Сделать выводы о достоинствах и недостатках устройства.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Коэффициент нелинейных искажений (КНИ) предназначен для количественного определения качества выходного сигнала. КНИ определяется по формуле:

Если на вход усилителя подать сигнал определенной частоты и амплитуды, то на его выходе появятся высокочастотные составляющие этого сигнала, связанные с нелинейными процессами в этом усилителе. В этом случае 1-ю гармонику выходного сигнала считают «полезной», а все остальные – паразитными, вносящими искажения. Таким образом, формулу (29.1) можно интерпретировать как отношение действующего значения напряжения исследуемого сигнала, не содержащего «полезной» составляющей, к действующему значению напряжения «полезной» составляющей.

Исходя из (29.1), для измерения КНИ выходной сигнал следует подать на входы двух фильтров: на фильтр НЧ, выделяющий сигнал 1-й («полезной») гармоники, и на фильтр ВЧ, подавляющий «полезный» сигнал и, соответственно, выделяющий сигнал ВЧ-помех. Таким образом, действующее значение на выходе фильтра НЧ будет величиной U₁, а действующее значение на выходе фильтра ВЧ будет величиной, стоящей в числителе формулы (29.1).

В схеме, изображенной на рис. 29.1, измеряемый сигнал одновременно с фильтром НЧ (DA1) подается на повторитель напряжения (DA2), позволяющий согласовать его с фильтром ВЧ, реализованном на DA2. Оба фильтра собраны по схеме Баттерворта и имеют максимально плоскую частотную характеристику.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать схему (рис. 29.1) и проверить ее работу на эталонном сигнале. Для этого следует использовать формулу (29.1), учитывая, что использованные в работе активные фильтры усиливают сигнал, попадающий в полосу прозрачности с некоторыми коэффициентами K_{U НЧ} и K_{U ВЧ}. Для определения этих значений следует подать по отдельности сигналы с частотой 100 Гц и 200 Гц.

2. Собрать схему с источником реального сигнала в виде усилителя по схеме с ОЭ, работающим в нелинейном режиме (рис. 29.2) и проверить работу устройства. Схему с ОЭ можно взять из л.р. №10.

3. Сделать выводы о погрешности измерений КНИ.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Схемы исследованных устройств.

2. Экспериментально определенные значения КНИ для обеих схем.

3. Выводы.

ВЫВОДЫ

1. Причина погрешности измерения КНИ состоит в конечной скорости спада сигнала с ростом его частоты, поэтому некоторая его часть не подавляется соответствующим фильтром и вносит погрешность в определяемую величину КНИ. По этой причине применение данного устройства оправдано при небольших значениях КНИ, например, при проверке усилителей звукового диапазона.

Рис. 29.1 Схема для проверки работы устройства от эталонного источника сигнала