Лабораторная работа №5 Резистивный каскад в нелинейном режиме.

Е_смU_m,вхI_к0I_m,к,1I_m,к,2I_m,к,3U_кэ0U_m,кэ,1U_m,кэ,2U_m,кэ,3K₁ КНИКПД123456789101112131418040Таблица 6.2. f=f_p/2I_m,к,2I_m,к,3U_кэ0U_m,кэ,1U_m,кэ,2U_m,кэ,3K₁ КНИКПД123456789101112131418012090

60Е_см

U_m,вх

_{, В , мА10ЕсмUm,вхIк0Im,к,1Im,к,2Im,к,3Uкэ0Um,кэ,1Um,кэ,2Um,кэ,3K1 КНИКПД1234567891011121314180120906040120906040Таблица 6.3. f=fp/3ЕсмUm,вхIк0Im,к,1Im,к,2Im,к,3Uкэ0Um,кэ,1Um,кэ,2Um,кэ,3K1 КНИКПД123456789101112131418012090} 1234567891018012090606040I_к0I_m,к,1

Построить примерные графики u_бэ(t) и, u_вых(t)при резонансной нагрузке для заданных углов отсечки.

6.2. Эксперимент.

Оборудование: то же, что и в предыдущей работе.

1. Макет подключить к источникам питания. Переключатель П1 – в положение нагрузки R_к. Рабочую точку установить в области отсечки тока.

2. К одному из входов макета подключить генератор Г4-102А от гнезда « » с частотой порядка 100 кГц. Установить амплитуду для обеспечения работы транзистора с отсечкой 90⁰. Проверить по осциллографу.

3. Включить колебательный контур. Настроить частоту генератора в резонанс с частотой контура. Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений. Определить коэффициент усиления каскада в нелинейном режиме работы.

4. Изменяя частоту входного сигнала от 0.2f_p до 2f_p, снять и построить АЧХ каскада, обращая особое внимание на области частот, близкие кf_p/2,f_p/3 иf_p.

5. Установить частоту генератора, равную f_p/2. Регулируя напряжение смещения и амплитуду входного сигнала, добиться наилучшей картины режима удвоения частоты. Зарисовать осциллограммы входного напряжения, выходного напряжения и выходного тока (включив в качестве нагрузкиRк). Определить коэффициент передачи в режиме удвоения частоты.

6. Повторить п.2.5 для режима утроения частоты.

7. Подать на вход АМ колебания с коэффициентом глубины модуляции 0,5…0,8. для этого либо включить режим «Внутр. АМ» генератора Г4-102А, либо промодулировать этот генератор внешним сигналом с Г6-46, подав его сигнал в гнездо «Внешн.АМ». Зарисовать осциллограммы входного АМ-сигнала, напряжения на выходе контура (гнездо «вых2») и при подключении Rкна частотах несущейf_p , f_p/2,f_p/3 .

8. Включить колебательный контур. Настроить частоту генератора в резонанс с частотой контура. Зарисовать осциллограммы входного и выходного напряжений. Записать значения амплитуд. Определить коэффициент усиления каскада в нелинейном режиме работы.

9. Снять и построить график амплитудной характеристики . Отметить линейный участок и диапазоны амплитуд на входе и выходе, соответствующие этому участку.

10. Установить частоту генератора, равную f_p/2. Регулируя напряжение смещения и амплитуду входного сигнала, добиться наилучшей картины режима удвоения частоты. Зарисовать осциллограммы входного напряжения, выходного напряжения и выходного тока (включив в качестве нагрузкиR_к). Записать значения амплитуд.

11. Определить коэффициент передачи в режиме удвоения частоты. Повторить п.2.5 для режима утроения частоты.

3. Оформить отчет.

4. Отчет должен содержать схемы экспериментов, значения параметров элементов схемы и сигналов, таблиц для построения графиков, сравнения теоретических и экспериментальных результатов, выводы.

7. Контрольные вопросы.

1. Зависимость КПД и коэффициента передачи усилителя мощности от угла отсечки. Оптимальный режим усилителя мощности.

2. Назначение колебательного контура в усилителе мощности и умножителе частоты.

3. Оптимальный режим работы умножителя частоты. Коэффициент передачи.

4. Режим работы транзистора при усилении (или умножении частоты) амплитудно-модулированных колебаний.

5. Нарисовать осциллограммы входного напряжения, коллекторного тока и напряжения на выходе схемы для различных соотношений частоты входного сигнала и резонансной частоты контура.

6. Как правильно выбрать угол отсечки в усилителе и умножителе частоты при АМ сигнале на входе?

7. Как правильно выбрать угол отсечки в усилителе и умножителе частоты при сигнале с УМ на входе?

1. Лабораторнаяработа №7

Получение амплитудно-модулированных колебаний в нелинейном резонансном каскаде на биполярном транзисторе.

Цель работы: исследование возможности получения АМ-колебаний на основе резонансного усилительного каскада с ОЭ.

7.1. Предварительная подготовка.

А. Модулятор на основе параметрического изменения крутизны.

А.1. По ДПХ, полученной в работе №5, построить статическую модуляционную характеристику в виде S(U_бэ), а затем в видеU_m,вых(U_бэ),если амплитуда несущих колебаний на входе модулятораU_m,0=5 мВ, а резонансное сопротивление равно 200 Ом. Выбрать режим работы транзистора: смещениеЕ_сми максимальную амплитуду модулирующего напряжения на базе транзистора . Определить максимально-возможный коэффициент глубины модуляции .

А.2. Построить осциллограммы и спектры входного напряжения, выходного тока и выходного напряжения, если несущая частота входного сигнала равна резонансной частоте, а частота модулирующего сигнала равна 5 кГц.

Б. Модулятор на основе отсечки тока.

Б.1. Используя кусочно-линейную аппроксимацию, построить статическую модуляционную характеристику, если амплитуда несущих колебаний на входе модулятора U_m,0=100 мВ, а постоянное напряжение на базе изменяется так, чтобы угол отсечки был бы близок к 90⁰. По СМХ определить режим работы транзистора: смещение и максимальное значение амплитуды модулирующего сигнала. Рассчитать максимально-возможный коэффициент глубины модуляции .

Б.2. Нарисовать осциллограммы и спектры входного напряжения, выходного тока и выходного напряжения.

7.2. Задание на эксперимент.

А.1Подключить макет к источникам питания. Нагрузка транзистора – колебательный контур. Установить на одном из входов макета несущие колебания с частотой, равной резонансной частоте контура, и амплитудой U_m,0 =5 …10 мВ.

А.2. Изменяя постоянное напряжение на базе (смещение), снять и построить СМХ в виде функции U_m,вых(U_бэ).Выделить на ней линейный участок, задать рабочую точку и определить максимальную амплитуду управляющего сигналаU_{m,нч,макс}, при которых модуляция будет происходить без нелинейных искажений. РассчитатьМ_макс. Сравнить с расчетным значением.

А.3. Установить выбранный режим работы транзистора по постоянному току. Ко второму входу подключить генератор Г6-46. Установить его частоту F=5 Кгц. Амплитуду выбрать в соответствии с СМХ. Зарисовать осциллограммы входных и выходного сигналов, отметить значения амплитуд, рассчитать уровень глубины модуляцииМ.

А.3. Зарисовать спектрограммы напряжений на базе и коллекторе транзистора, а также напряжения при подключении вместо контура резистора R_к.

Б.1.-Б.4. Повторить п.п.А.1-4 для амплитуды несущей U_m,0, примерно равной размаху линейного участка ДПХ (50 - 100 мВ). Сравнить полученные результаты.

7.3. Оформить отчет.

Контрольные вопросы.

1. Принцип действия амплитудного модулятора с параметрическим изменением крутизны.

2. Принцип действия «линейного модулятора».

3. Что называется статической модуляционной характеристикой? Как графически и экспериментально получить СМХ?

4. Как зависит глубина модуляции от амплитуды и частоты управляющего сигнала?

5. Как выбрать параметры колебательного контура для амплитудного модулятора?

6. Приведите временные диаграммы, иллюстрирующие получение АМ колебаний в экспериментальной схеме.

7. Почему режим работы транзистора в модуляторе должен быть существенно нелинейным.

8. Как влияет на АМ колебание увеличение напряжения смещения или низкочастотного сигнала?

9. Как влияет на АМ колебание увеличение частоты низкочастотного сигнала?

10. Как влияет на АМ колебание увеличение или уменьшение добротности контура?

14. Лабораторная работа №8

Детектирование амплитудно-модулированных колебаний.

Цель работы:Исследование работы амплитудного детектора, выполненного на транзисторном каскаде с общим эмиттером и фильтре низкой частоты в коллекторной цепи.

8. 1. Предварительные расчеты.

1. Для режима работы транзистора с углом отсечки 90⁰ построить статические детекторные характеристики (СДХ) в виде зависимостей и U_кэ,0(U_m,вх).Воспользоваться аппроксимацией ДПХ в работе №5.

2. Нарисовать примерные осциллограммы входного АМ сигнала, коллекторного тока и выходного напряжения, отметив на них соответствующие амплитуды.

3. Рассчитать коэффициент передачи детектора .

4. 2. Задание на эксперимент

5. Оборудование: универсальный макет, источник питания, генераторы звуковой и высокой частоты, цифровой вольтметр, осциллограф.

1. Включить в качестве нагрузки транзистора резистор R_к. Подключить макет к источникам питания. Установить напряжение смещения, соответствующее режиму работы с углом отсечки 90⁰. К входу подключить генератор Г4-102А в режиме гармонических немодулированных колебаний с несущей частотой 100 кГц. Записать значения напряжений смещения и амплитуды на входе каскадаЕ_см, .

2. Ключом П2 подключить емкость С_кк коллектору. Снять и построить статическую детекторную характеристикуU_кэ,0(U_m,вх) . Заполнить таблицу 6.1, где : - постоянное напряжение на коллекторе, измеренное вольтметром постоянного тока, - постоянная составляющая коллекторного тока.

3. Таблица 6.1.

4. , мВ

4. Повторить эксперимент для остальных углов отсечки, устанавливая соответствующие для них смещение и амплитуду сигнала на входе.

5. Построить спектры входного и выходного напряжений. Рассчитать КПД.

6. Для углов отсечки 180^ои 90^опри соответствующихрабочих точках снять и построить амплитудные характеристики в виде .

7. Оформить отчет

8. Отчет должен содержать схемы экспериментов, значения параметров элементов схемы и сигналов, таблиц для построения графиков, сравнения теоретических и экспериментальных результатов, выводы.

10. Контрольные вопросы.

1. Виды аппроксимации ДПХ транзистора. Режимы работы транзистора.

2. Дать определение угла отсечки тока коллектора.

3. Вывести формулу для мгновенного значения тока коллектора как функции угла отсечки, напряжения смещения и амплитуды входного сигнала.

4. Спектр коллекторного тока в нелинейном режиме работы транзистора.

5. Как определяется коэффициент нелинейных искажений?

6. Зависимость КПД и коэффициента передачи усилителя мощности от угла отсечки. Оптимальный режим усилителя мощности.

7. Объяснить различия в поведении амплитудных характеристик при разных углах отсечки.

8. Лабораторная работа №6

Резонансный каскад в нелинейном режиме ( усилитель мощности и умножитель частоты).

Цель работы: исследование избирательных свойств резонансного усилительного каскада в усилителях мощности высокой частоты и умножителях несущей частоты радиосигналов.

6.1. Предварительные расчеты.

3. Используя материалы предварительной подготовки к работе №5, для тех же углов отсечки рассчитать и записать в столбцы 8-14 значения соответствующих величин при использовании резонансной нагрузки и считая частоту гармонического сигнала на входе: f=f_p,f=f_p/2, f=f_p/3для углов отсечки тока 90^о, 60^о, 40^о. Считать Ом, добротностьQ=5.

4. Таблица 6.1. f=f_p

3. Рассчитать коэффициент усиления , КПД и коэффициент нелинейных искажений ; записать эти значения в соответствующие столбцы таблицы.

4. По таблице 5.1 построить спектры входного напряжения, выходных тока и напряжения.

6. 5.2. Задание на эксперимент.

7. Оборудование: универсальный макет, генератор Г6-46, осциллограф, вольтметр.

1. Макет подключить к постоянному источнику Е_к= –6В и источнику постоянного регулируемого напряжения Е_б. Включить в качестве нагрузки резисторR_к.

2. Снять и построить ДПХ в виде . Провести кусочно-линейную аппроксимацию. Записать значения напряжений отсечки и насыщения.

3. Установить рабочую точку на середине линейного участка ДПХ.

4. Подать на один из входов макета усилителя от генератора Г-46 гармонические колебания с частотой 20…50 кГц и амплитудой, соответствующей режиму с углом отсечки 180^о. Зарисовать осциллограммы напряжений на базе и коллекторе транзистора, отметив на них амплитуды. Записать значения смещения , амплитуды входного и максимума выходного сигналов в столбцы 2,3,4 таблицы 5.2.

5. Вольтметром постоянного тока измерить величину постоянного напряжения на коллекторе . Рассчитать величину тока коллектора . Заполнить столбцы 5,6 таблицы.

6. Таблица 5.2.

8. град

20