А

А) б) в)

Г) д)

Рис. 21. Формы выбора характеристик, нагрузок, сигналов НП и их параметров

нализатор функциональных характеристик, экран которого расположен в правом нижнем углу лабораторного стола, позволяет получать графики функциональных характеристик (ФХ) НП вида

,

,

где I_k – амплитуда k-й гармоники выходного тока НЭ,

Е_СМ – напряжение смещения,

Е₁ – амплитуда гармонического сигнала на входе НЭ.

Для измерения ФХ следует раскрыть пункт меню «Исследование ФХ» в виде формы «Функциональные характеристики НП» (рис. 22). В ней имеется три области:

1) «Аргумент ФХ» – для выбора независимой переменной (Е_см или Е₁), диапазона и шага ее изменения;

2) «Параметры ФХ» – для установки значений выбранных параметров ФХ;

3) «Функция (ФХ) – для выбора индекса (номера гармоники) измеряемой ФХ.

П

Рис. 20. Форма для снятия функциональных

Характеристик нп Работа 6. Преобразование сигналов в нелинейных цепях

осле выбора всех вышеперечисленных параметров и нажатия кнопки «Пуск» автоматически выполняется эксперимент по снятию функциональной характеристики НП «по точкам» путем подачи гармонического сигнала с установленными параметрами на вход НП для каждого значения аргумента ФХ. В каждой такой точке вычисляется и запоминается амплитуда соответствующей гармоники выходного тока. Этот эксперимент может наглядно воспроизводиться в виде диаграммы работы НП (при включенной опции «Осц») или проводиться незримо в «теневом» режиме. По его завершении на экран анализатора ФХ выводится нормированный (по оси ординат) график ФХ, построенный по массиву ее значений для всей совокупности экспериментальных точек (значений аргумента ФХ).

Работа «Преобразование сигналов в нелинейных цепях» предназначена для изучения изменений форм и спектров сигналов при прохождении их через нелинейные цепи.

Она содержит шесть заданий:

1. Исследование формы и спектра реакции нелинейного элемента с квадратичной функциональной характеристикой на моногармоническое воздействие.

2. Исследование формы и спектра реакции нелинейного элемента с квадратичной функциональной характеристикой на бигармоническое воздействие.

3. Исследование формы и спектра реакции нелинейного элемента с кусочно-линейной функциональной характеристикой на моногармоническое воздействие.

4. Исследование формы и спектра реакции нелинейного элемента с кусочно-линейной функциональной характеристикой на бигармоническое воздействие.

5. Исследование формы и спектра реакции нелинейного элемента с экспоненциальной функциональной характеристикой на моногармоническое воздействие.

6. Исследование формы и спектра реакции нелинейного элемента с экспоненциальной функциональной характеристикой на бигармоническое воздействие.

Задание 1

Исследуйте форму и спектр реакции нелинейного элемента с квадратичной функциональной характеристикой на моногармоническое воздействие. Для этого выберите квадратичную характеристику НЭ с напряжением отсечки U_ОТС = @¹U В, активизируя пункты меню «Характеристика НЭ» / «Квадратичная...», и гармонический сигнал с частотой F = 1 кГц (пункт меню «Сигнал» / «Гармонический...»). Напряжение смещения Е_СМ и амплитуду E₁ установите из условия полного использования квадратичного участка характеристики НЭ, не заходя в области отсечки и насыщения.

Зафиксируйте схему нелинейного преобразователя. Наблюдайте и зафиксируйте диаграмму работы нелинейного преобразователя и спектры воздействия и реакции (выходного тока НЭ) в удобном и едином масштабе по осям частот.

Обратите внимание на количество и частоты спектральных составляющих реакции.

Сделайте выводы по результатам наблюдений.

Варианты: 1) U = –2 В, 2) U = –3 В, 3) U = –4 В, 4) U = –5 В, 5) U = –6 В.

Комментарии и выводы

При моногармоническом воздействии на нелинейный элемент (НЭ) с квадратичной функциональной характеристикой вида

форма его реакции искажается за счет уплощения снизу и обострения сверху, а спектр реакции обогащается второй гармоникой частоты воздействия и постоянной составляющей.

Спектральный анализ реакции НЭ с квадратичной функциональной характеристикой производят методом кратных дуг в основе которого лежит формула

.