Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях. Учебное пособие
.pdf
31
13.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
0
U
F
U
н
C
н
5CC
н
/5CC
н
CC
гр н
1/ (2 )F F RC
гр
FF
0)
( ( ) ( 0)
m R m R m
U U U U U U
Работа выполняется в среде «Multisim». Нужно открыть диск
«Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Транзисторный детектор»
и файл «Детектирование на транзисторе.ms10».
1. Установите на стенде параметры входного сигнала, нагрузки и
напряжение смещения на транзисторе. Зарисуйте осциллограмму выходного напряжения
2. Подберите такое напряжение смещения
чивается максимальная амплитуда
выходного сигнала при отсутствии
, при котором обеспе-
(визуально) нелинейных искажений. Измерьте эту амплитуду. В дальнейшем установленное смещение оставьте неизменным.
3. Исследуйте, что происходит с формой выходного сигнала с уве-
личением емкости нагрузки C. Зарисуйте характерные осциллограммы при правильно выбранной емкости нагрузки
и
. Установите
.
, а также при
4. Зарисуйте спектрограммы входного и выходного сигналов и
измерьте величины напряжений спектральных составляющих. Вычислите коэффициент гармоник (нелинейных искажений) выходного сигнала.
5. Исследуйте влияние изменения модулирующей частоты F на
форму выходного сигнала. Зарисуйте осциллограммы для двух характерных случаев:
и
.
6. Пронаблюдайте, как влияет изменение несущей частоты на
форму продетектированного колебания.
7. Подайте на вход детектора немодулированное колебание и для
правильно установленных параметров нагрузки и напряжения смещения снимите детекторную характеристику
Постройте эту характеристику на одном графике с предварительно
рассчитанной характеристикой. Сравните результат.
8. Можете провести дополнительные исследования по своему ус-
мотрению.
Рекомендуемая литература: [5, гл. 8; 4 с. 185–188; 3, c. 342–346].
.
32
н
,CR
ш
R
Р а б о т а № 1 4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ
14.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение преобразования частоты с применением управляемого
нелинейного элемента – полевого транзистора. Исследование влияния
параметров сигнала, режима работы транзистора и его нагрузки на линейные и нелинейные искажения.
14.2. ОПИСАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Схема исследования преобразователя частоты дана на рис. 14.1.
Вольт-амперная характеристика полевого транзистора дана в прил. 2. Ве-
личины
и
приведены в таблице заданий (для работы № 9).
Рис.14.1
На вход преобразователя поступают сигнал гетеродина (c генератора G1) и АМ-сигнал (с генератора G2).
33
14.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
0c г ( ) 0 г г
( ) ( ) ( )cos2
t
u t U u t u U U t f t
0
1 cos2 cos2
m
U M Ft f t
г г г
( ) ( )cos2u t U t f t
c0
( ) 1 cos2 cos2
m
u t U M Ft f t
вых пр пр вых пр
( ) ( ) 1 cos(2 ) cos2u t u t U M Ft f t
пр 0 г
f f f
m
U
0
f
0
U
г
U
вых
M
На вход преобразователя подается напряжение
. (14.1)
Здесь
– напряжение гетеродина (с генератора G1);
– амплитудно-модулированное на-
пряжение, подаваемое с генератора G2.
На выходе преобразователя необходимо получить сигнал промежуточной частоты
,
где
– частота преобразования (или промежуточная часто-
та), равная резонансной частоте колебательного контура преобразователя.
Параметры входного сигнала (амплитуда
ляции M, несущая частота
и частота модуляции F) приведены в
, коэффициент моду-
таблице заданий.
Требуется:
а) перестроить ВАХ транзистора в координатах I, U;
б) выделить линейный участок полученного графика (соответствующий квадратичному участку ВАХ). Середина этого участка даст
значение
, а
выбрать так, чтобы размах полного входного сигна-
ла (14.1) не выходил за границы этого участка;
в) рассчитать резонансную частоту и полосу пропускания контура
с учетом сопротивления шунта;
г) рассчитать параметры
и , характеризующие линейные
искажения;
14.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Откройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Работа_14. Преобразование частоты» и файл «14_Преобразователь.ms10».
Установите на схеме емкость и сопротивление потерь контура, сопротивление шунта, а также напряжение смещения на транзисторе.
34
1. Снимите АЧХ преобразователя и определите резонансную час-
p
f
0.7
2 f
p
K
0
f
г c p
f f f
гm
UU
г
f
0
U
вых пр
UU
p
f
г
f
0
f
г0
иff
вых
U
m
U
г
= constU
г
U
вых
U
г
U
m
U
тоту (
), полосу пропускания (
) и резонансный коэффициент
передачи (
) преобразователя. Для этого подайте на преобразователь
немодулированный сигнал с генератора G1 с амплитудой не более
0.1 В и частотой, равной резонансной частоте контура (рассчитанной в
предварительном задании). Сравните результат с предварительным
расчетом.
2. Подайте на преобразователь два гармонических колебания: одно
с генератора G1 c частотой
частотой
; при этом
, другое – с генератора G2 (гетеродина) с
= 0.1 В. Снимите осциллограм-
мы на выходах ВЫХ1 и ВЫХ2.
3. Подстройте частоту
так, чтобы колебание на выходе
(ВЫХ1) имело постоянную амплитуду без биений. Подберите такое
напряжение смещения
амплитуда
, при котором обеспечивается максимальная
выходного сигнала при отсутствии (визуально)
нелинейных искажений. Измерьте эту амплитуду. В дальнейшем установленное смещение оставьте неизменным.
4. Исследуйте (и зарисуйте) спектрограммы напряжения на выхо-
де ВЫХ1, измерьте величины напряжений спектральных составляющих. На входе действует сигнал: а) гармоническое колебание с часто-
той
колебание с частотой
тами
, б) гармоническое колебание с частотой
, г) сумма гармонических колебаний с часто-
. В последнем случае проанализируйте также спектро-
; в) гармоническое
грамму на ВЫХ2.
5. Снимите характеристику преобразования – зависимость ампли-
туды напряжения (
) промежуточной частоты от амплитуды (
входного сигнала при постоянной амплитуде сигнала гетеродина
. Величина амплитуды напряжения
устанавливается
по указанию преподавателя: 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5 В.
6. Снимите зависимость амплитуды выходного напряжения (
от амплитуды сигнала гетеродина (
ном задании амплитуде входного сигнала (
) при заданной в предваритель-
).
)
)
35
7. Подайте на вход ВХ2 АМК с заданными в предварительном за-
вых
M
0.7
Ff
0.7
Ff
0.7
Ff
вых
M
дании параметрами и измерьте коэффициент модуляции
выход-
ного напряжения. Сравните результат с предварительным расчетом.
8. Исследуйте, что происходит с формой выходного сигнала с уве-
личением частоты модуляции F. Зарисуйте несколько осциллограмм
(для
ляции
,
и
. Объясните результат.
) и определите коэффициент моду-
9. Можете провести дополнительные исследования по своему ус-
мотрению.
Рекомендуемая литература: [5, гл. 9; 4 с. 190–191; 2, c. 252–254].
36
Р а б о т а № 1 5
ИССЛЕДОВАНИЕ LC-ГЕНЕРАТОРА
ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ
С АВТОТРАНСФОРМАТОРНОЙ ОБРАТНОЙ
СВЯЗЬЮ
15.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Исследование условий самовозбуждения и стационарного режима
генератора на полевом транзисторе с автотрансформаторной обратной
связью (т. е. индуктивной «трехточки»).
15.2. ОПИСАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
В качестве генератора используется нелинейный преобразователь;
схема приведена на рис. 15.1. ВАХ полевого транзистора дана в прил. 2.
Рис. 15.1
37
15.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
п
,CR
ш
R
i
R
0
0.3BU
i
R
0
1.2BU
i
R
0
0.3BU
0
1.2BU
ш.кр
R
ш
R
0
0.3BU
0
U
вых
()
m
UU
0
0.3BU
0
1.2BU
0
0.3BU
0
1.2BU
ш
R
Величины
приведены в таблице заданий (прил. 3); они те
же, что и в работе № 9.
Требуется рассчитать:
а) резонансную частоту контура генератора;
б) эквивалентное резонансное сопротивление контура с учетом сопротивления шунта (
стора для двух напряжений смещения:
(
= 35 кОм).
) и внутреннего сопротивления (
(
= 15 кОм) и
) транзи-
в) стационарные значения следующих параметров: амплитуды тока
первой гармоники (по методу трех ординат), средней крутизны, резо-
нансного коэффициента усиления (для
г) критическое значение сопротивление шунта
и
).
(для прежних
значений напряжения смещения).
15.4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Откройте диск «Education “Argon” (D)», папки «РТЦиС» и «Работа_15. Генерирование (автотрансф.)», а также файл «15. Автогенератор
с автотрансф. ОС.ms10».
1. Подайте на вход «ВХ1» напряжение с генератора несущей час-
тоты (G1). Переключатель «ГЕНЕР-УСИЛ» – в положении «УСИЛ».
Сопротивление шунта
максимальное (100 %). Напряжение смеще-
ния установите в соответствии с предварительным заданием:
. По измерителю ЧХ (XBP1) определите резонансную часто-
ту и установите ее на генераторе G1.
2. Исследуйте влияние напряжения смещения
тельных характеристик
. Для этого снимите колебатель-
на форму колеба-
ные характеристики для двух значений напряжения смещения
(
и
). Постройте графики и поясните результат.
3. Введите положительную обратную связь (установив переклю-
чатель «ГЕНЕР-УСИЛ» в положение «ГЕНЕР») и для напряжений
смещения
и
(при
= 100 кОм) измерьте ам-
плитуду генерируемых колебаний. Сравните результаты с расчетом.
38
4. Проанализируйте зависимость напряжения на контуре от вели-
ш
R
0
0.3BU
0
1.2BU
ш.кр
R
ш
R
чины
для
и
.
6. Определите критическое значение сопротивления шунта
сравните его с расчетом.
7. Снимите зависимость амплитуды генерируемых колебаний от
напряжения смещения при максимальном сопротивлении шунта
(100 %).
Рекомендуемая литература: [5, гл. 11; 1, с. 139 – 143; 4, с. 211–217;
2, с. 270–282; 3, с. 439–444].
и
39
вх
()ut
ЧМ-АМ вых
( ) ( )u t u t
Р а б о т а № 1 6
ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЯ
ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
16.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение детектирования частотно-модулированных сигналов
(ЧМС), исследование линейных и нелинейных искажений сигналов на
выходе детектора с применением расстроенного резонансного усилителя на полевом транзисторе.
16.2. ОПИСАНИЕ ВИРТУАЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Структурная схема детектора показана на рис. 16.1, а.
амплитудой
ется амплитудным детектором (АД).
Рис. 16.1
Линейный преобразователь (ЛП) преобразует входное колебание
, промодулированное по частоте, в колебание с изменяющейся
(рис. 16.1, б). Это колебание детектиру-
40
В качестве ЛП можно использовать любую цепь, обладающую не-
п
R
н
R
m
U
вх 0 д
( ) cos(2 )f t f f Ft
д
f
равномерной АЧХ. В работе использованы расстроенный резонансный
усилитель, а в качестве АД – последовательный диодный детектор,
рассмотренные в работах № 9 и 11 соответственно. Схема детектора
ЧМС показана на рис. 16.2. В таблице заданий приведены величины
емкости C и сопротивления потерь
ния нагрузки
диодного детектора. ВАХ полевого транзистора при-
контура, а также сопротивле-
ведена в прил. 2.
Рис. 16.2
На вход детектора подается ЧМ-колебание с постоянной амплитудой
где
жение для мгновенного значения входного напряжения, частота кото-
рого изменяется по закону (16.1), будет
16.3. ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ
, частота которого изменяется по гармоническому закону
, (16.1)
– девиация частоты (амплитуда частотного отклонения). Выра-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]