ulstu2012-124

-установить параметры генератора гармонических колебаний по данным домашнего задания;

-включить схему, проверить ее работоспособность, зарисовать осциллограммы входного и выходного колебаний.

Усилитель

S1

Рис. 3.1. Структурная схема измерений

Рис. 3.2. Схема принципиальная электрическая резонансного усилителя

21

ЗАМЕЧАНИЕ. Обозначения резисторов, электролитического конденсатора и «земли» не соответствуют российским обозначениям.

4. 2. Исследовать влияние параметров схемы на усилительные свойства усилителя:

-получитьсемействоАЧХиФЧХприизменениинагрузкиусилителя;

-получить семейство АЧХ и ФЧХ при изменении емкости контура;

-получить семейство АЧХ и ФЧХ при изменении положения рабочей точки;

-рассчитатькоэффициентусиленияиполосупропусканияусилителя;

-сравнить результаты расчета и моделирования.

4.3.Исследовать прохождение АМ колебаний через резонансный усилитель:

-подключить к усилителю источник АМ колебаний с параметрами домашнего задания;

-зарисовать осциллограммы входного и выходного колебаний и измерить их параметры с помощью маркеров;

-измерить зависимость коэффициента модуляции выходного колебания от частоты модуляции;

-измерить время задержки в усилителе;

-измерить спектры входного и выходного колебаний;

-расстроить колебательный контур относительно частоты несущего колебания и измерить амплитудный и фазовый спектры выходного колебания;

-зарисовать форму выходного колебания и установить наличие линейных искажений выходного колебания.

ЗАМЕЧАНИЕ. Коэффициент модуляции измерять по методике, приведенной в приложении 1.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по данной лабораторной работе должен содержать:

-структурную схему и схему исследуемого усилителя;

-семейства АЧХ и ФЧХ усилителя в зависимости от изменяемого параметра;

-экспериментальную зависимость Мвых = f(Fмод);

-спектры входного и выходного колебаний при различной настройке контура усилителя;

-осциллограммы колебаний;

22

-векторную диаграмму выходного колебания;

-оптимальную (по критерию минимума линейных искажений) АЧХ;

-выводы по результатам анализа.

6.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1.Какие колебания называются радиосигналами? Примеры.

6.2.Запишите аналитическое выражение для АМ сигналов в случае модуляции одним или несколькими колебаниями.

6.3.Как рассчитывается ширина спектра АМ сигналов?

6.4.Как принято определять ширину полосы пропускания узкополосных ра диотехнических цепей? На сколько децибел ослабляется сигнал на частоте, соответствующей границе полосы пропускания?

6.5.Дайте определение абсолютной и относительной расстройкам.

6.6.Как и зачем осуществляется неполное включение колебательного контура во внешнюю цепь?

6.7.В чем проявляется влияние внутреннего сопротивления электронного прибора на характеристики резонансного усилителя? Как можно ослабить возникающий вредный эффект?

6.8.Дайте определение постоянной времени колебательного контура

иоцените ее влияние на прохождение АМ сигнала через контур.

6.9.Объясните причины линейных искажений сигналов.

6.10.Поясните условия неискаженного прохождения АМ сигналов через линейные цепи.

6.11.Объясните, как следует выбирать полосу пропускания резонансного усилителя для удовлетворительного в техническом отношении пропускания АМ сигналов.

6.12.Объясните принциппостроениявекторныхдиаграммАМсигналов.

6.13.Постройте спектральную диаграмму выходного сигнала резонансногоусилителя в случае настройки контура на одно из боковых колебаний.

6.14.Постройте векторную диаграмму выходного сигнала резонансного усилителя в случае настройки контура на одно из боковых колебаний.

6.15.Каким образом задается линейный режим работы усилителя?

6.16.Как подобрать оптимальную полосу пропускания усилителя для конкретного радиосигнала? Какие изменения необходимо для этого произвести в принципиальной электрической схеме?

6.17.Объясните, различаются ли резонансные частоты усилителя и колебательного контура. Как произвести настройку усилителя на заданную частоту?

6.18.Объясните метод построения эквивалентной схемы усилителя.

23

6.19.Объясните, как рассчитывается коэффициент усиления резонансного усилителя и как его можно изменять?

6.20.Объясните, почему в усилителе с общим эмиттером возникает фазовый сдвиг между входным и выходным колебаниями?

6.21.Какие сигналы называются узкополосными радиосигналами?

Примеры.

6.22.Объясните понятие «усилитель с общим эмиттером».

6.23.Объясните понятие «усилитель с общей базой».

6.24.Объясните понятие «усилитель с общим коллектором».

24

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСКРЕТНЫХ СИГНАЛОВ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является освоение практических навыков работы с моделью одного из основных простейших дискретизаторов сигналов согласно теореме Котельникова и изучение процесса восстановления аналогового сигнала из дискретной последовательности.

2.ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

Всостав модели экспериментальной установки входят виртуальные генераторы сигналов различной формы, аналоговый перемножитель, осциллограф и исследуемые фильтры.

Структурная схема измерений модели экспериментальной установки приведена на рис. 4.1.

3.ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

3.1.Изучить методику проведения лабораторной работы.

3.2.Рассчитать параметры элементов схем ФНЧ (простейшие RC и LCфильтры), необходимые для создания моделей фильтров.

3.3.Рассчитать длительность выборки, число выборок (отсчетов) N и амплитуду выборки дискретного сигнала, если задана длительность аналогового сигнала конечной длительности. Форма сигнала задается в варианте домашнего задания.

3.4.Оцените ошибку, возникающую при переходе с аналогового сигнала на дискретный сигнал.

4. ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАДАНИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

4.1. Подготовить модель к анализу

Для этого:

-ввести данные для всех элементов исследуемых схем ФНЧ;

-подключить все необходимые устройства;

-установить параметры генераторов по данным домашнего задания;

-установить параметры перемножителя (мультиплексора). Для этого

вгруппе «Control function blocks» выбрать элемент «MULTIPLIER»;

-включить схему, зарисовать осциллограммы аналогового и дискретного сигналов.

25

ВНИМАНИЕ! Моделью генератора -импульсов может служить источник прямоугольных импульсов, длительность которых не должна превышать пяти процентов от периода последовательности.

S 1

Генератор

импульсов

Рис. 4.1. Структурная схема исследования дискретных сигналов

Рис. 4.2. Настройка параметров перемножителя (мультиплексора)

ЗАМЕЧАНИЕ. Все коэффициенты передачи (усиления) установить равными единице.

26

4.2.Сформировать аналоговый сигнал:

-выход мультиплексора подключить поочередно к входам ФНЧ;

-зарисовать осциллограммы аналогового сигнала для исследуемых фильтров ФНЧ при двух значениях длительности выборки;

-измерить уровень и длительность сигналов;

-оценить влияние количества выборок на форму сигнала;

-отметить характерные искажения сигнала;

-оценить влияние граничной частоты фильтров на форму восстановленного сигнала;

-оценить влияние формы АЧХ фильтра на форму восстановленного сигнала.

4.3.Снять и построить АЧХ фильтров нижних частот

Для этого необходимо к входу исследуемого ФНЧ подключить источник гармонических колебаний. Снять семейство частотных характеристик, используя режим многократного анализа схем. Определить граничные частоты фильтров.

5. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по данной лабораторной работе должен содержать:

-структурную схему измерений;

-принципиальные электрические схемы исследуемых ФНЧ;

-семейства АЧХ и ФЧХ фильтров в зависимости от изменяемого параметра;

-осциллограммы входных и выходных сигналов;

-оптимальную (по критерию минимума линейных искажений) АЧХ;

-выводы по результатам анализа.

6.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

6.1.Сформулируйте теорему Котельникова.

6.2.Как рассчитать число отсчетов дискретного сигнала?

6.3.КакиеограничениянакладываетнасигналтеоремаКотельникова?

6.4.Запишите ряд Котельникова.

6.5.Приведите импульсную и частотную характеристики идеально восстанавливающего фильтра. Можно ли физически реализовать такой фильтр?

6.6.Дайте спектральные пояснения теоремы Котельникова.

27

6.7.Почему сигналы с ограниченным спектром являются подходящими математическими моделями колебаний в радиотехнических устройствах систем связи?

6.8.Какие сигналы называются дискретными? Объясните, почему они находят широкое применение.

6.9.Будет ли зависеть ошибка, возникающая при аппроксимации сигналарядомКотельникова, отдлительностиотсчетаиколичестваотсчетов?

6.10.Какиепараметрыикаквлияютнаграничныечастотыфильтров?

6.11.Объясните влияние нагрузки фильтров на форму АЧХ?

28

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОДУЛЯЦИИ

Простейшим способом измерения коэффициента модуляции радиосигнала является способ измерения с помощью осциллографа. Используется развёртка осциллографа, на вход которого подается АМ колебание. На экране получается изображение рис. П1.1. Для определения коэффициента модуляции достаточно измерить величины Umax и Umin с помощью маркеров и подставить в формулу

М = ( Umax – Umin )/( Umax + Umin ).

Маркеры

Показания маркеров

Рис. П1.1. Осциллограмма АМ колебаний

29

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ВАРИАНТЫ ДОМАШНИХ ЗАДАНИЙ

2.1. ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №1

ВНИМАНИЕ!

1. Источник №1 – генератор гармонических колебаний.

Источник №2 – генератор АМ колебаний. Параметры несущего колебания такие же, как у источника №1.

Источник №3 – генератор ЧМ колебаний. ИсточниК№4 – генератор прямоугольных импульсов.

2. Размерности: амплитуды [B], частоты [кГц], коэффициент модуляции М и индекс модуляции m – безразмерные, период Т [мкс], длительность импульса – в процентах от длительности периода.

30