9.2. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка включает лабораторный макет, высокочастотный генератор, осциллограф, анализатор спектра и электронный вольтметр. Лабораторный макет содержит цепь, состоящую из полупроводникового диода, имеющего нелинейную ВАХ, регулируемого источника напряжения , последовательно с которым можно включать один или два источника электрических колебаний (генератор 1 и генератор 2). Выходное напряжение, снимаемое с нагрузки, подается одновременно на осциллограф и анализатор спектра, что позволяет проводить измерения во временной и частотной областях. Переключение рода нагрузки производится переключателемS1.1, с помощью которого можно включить резисторную нагрузку 1 и полосовой фильтр 2 (параллельный колебательный контур с резонансной частотой 200 кГц). Миллиамперметр, включенный в цепь, измеряет постоянную составляющую тока. Напряжениеможно контролировать электронным вольтметром, подключаемым к соответствующим гнездам.

9.3. Задание и указания к проведению работы

1. Снять ВАХ нелинейного сопротивления (диода). Для этого подключить к соответствующим гнездам электронный вольтметр и переключателем S1.1 последовательно с диодом включить резистивную нагрузкуR(положение 1 переключателя). Изменяя напряжение смещения, подаваемое от источника регулируемого напряжения, измерять с помощью миллиамперметра ток в цепи и фиксировать показания электронного вольтметра.

2. Измерить амплитуды гармонических составляющих тока через диод, возникающих при воздействии на него гармонического колебания при различных углах отсечки . Для этого отключить предварительно электронный вольтметр. Затем:

а) включить в цепь диода последовательно с источником регулируемого смещения напряжение гармонического колебания с частотой 100 кГц, подав его от высокочастотного генератора на гнездо «генератор 1»;

б) выходное напряжение с резистивной нагрузки Rподать на осциллограф и анализатор спектра;

в) получить устойчивое изображение выходного сигнала на экранах осциллографа и анализатора спектра;

г) поддерживая постоянной амплитуду входного гармонического колебания, изменять напряжение смещения и измерять с помощью осциллографа длительность импульса тока в цепии пиковое значение напряжения на резисторе; одновременно с помощью анализатора спектра измерять амплитуды трех первых гармоник выходного напряжения, пользуясь масштабной сеткой и входным аттенюатором; все данные (значения ,,) записывать в таблицу для 10…15 значений, гдеT— период входного гармонического колебания с частотой 100 кГц.

3. Наблюдать фильтрующее действие нагрузки на форму и спектральный состав выходного напряжения. Для этого:

а) включить переключателем S1.1 (положение2) в качестве нагрузки полосовой фильтр 2, настроенный на частоту 200 кГц, изменением напряжения смещениядобитьсямаксимума второй гармоникивыходного напряжения и зарисовать форму напряжения, наблюдаемую на экране осциллографа;

б) вновь переключателем S1.1 включить резистивную нагрузкуR(положение1переключателя), отдельно при установленном значенииизмерить и записать значения ,,.

4. Выполнить кусочно-линейную аппроксимацию экспериментально снятой ВАХ диода и определить напряжение отсечки U_ни крутизнуS (мА/В) наклонной ветви.

5. Рассчитать _{по экспериментальным данным} величины углов отсечки, используя формулу

_.

6. Произвести нормировку амплитуд гармонических составляющих тока в цепи, измеренных в долях масштабной сетки анализатора спектра в п. 2г, к максимальному значению напряженияR. Функции представить в виде графиков в масштабе, удобном для сравнения с графиками рис. 9.3. Объяснить их различие.

7. Вычислить угол отсечки по данным п. 3б и сравнить его с углом отсечки, обеспечивающим максимальное значение амплитуды второй гармоники тока в нелинейной цепи по графику рис. 9.3. Объяснить их различие.