Методички / ЛБ АМ(а5)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ N 4

”ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОГО МОДУЛЯТОРА“

Исследуются физические процессы и режимы работы амплитудного модулятора и его основные характеристики: статическая модуляционная, динамическая модуляционная и частотная.

А. Построение и анализ статической модуляционной характеристики

Статическая модуляционная характеристика – это зависимость выходного высокочастотного сигнала Uвых от напряжения смещения Есм на базе тран-зистора при условии, что на вход модулятора подан высокочастотный сигнал постоянной амплитуды, то есть зависимость Uвых = f(Есм).

Для снятия и построения статической модуляционной характеристики не-обходимо выполнить следующие действия.

1.Снять и построить проходную характеристику I = f(V) транзистора в схеме модулятора. Для этого необходимо войти в опцию "Амплитуд. модул." И выз-вать готовую ВАХ N 5 . С этой целью последовательно нажать на кнопки <А>, <5>, а затем - на «Enter».

2. Построить и зарисовать проходную характеристику I = f(V), пользуясь кно-пками <   >.

Выделить на полученной характеристике квадратичный участок и определить:

- напряжение отсечки Vотс;

- протяженность квадратичного участка V;

- напряжение, соответствующее середине квадратичного участка Vср;

- крутизну характеристики Sо.

Аппроксимировать квадратичный участок степенным полиномом

I(t) = а₀ + a₁[(V(t)  Vср] + a₂[V(t)  Vср]².

3. Для продолжения работы последовательно нажать на кнопки <C> и <Y>. Установить режим работы амплитудного модулятора и параметры входного сигнала:

- напряжение смещения Есм = 0 В;

- амплитуда гармонического колебания на входе Ео = 0,2 В;

- амплитуда модулирующего сигнала на входе Емод = 0 В (в данном случае используется немодулированное колебание на несущей частоте);

- частота несущего колебания fнес = 300 кГц;

- отношение fнес/Fмод = 15,

где Fмод – частота модулирующего сигнала, то есть Fмод = 20 кГц

(вводится любое не равное нулю значение - оно в данном случае

не используется);

- резонансная частота контура модулятора fрез = 300 кГц

- добротность контура модулятора Q = 10;

- сопротивление нагрузки в цепи коллектора R = 5 кОм.

4. Нажатием кнопки <Y>, если все правильно набрано, перейти на поле трех плоскостей. Внимательно изучить, что изображено на экране. Обратить внима-ние, что внизу экрана имеется меню команд, выбор которых осуществляется мышкой или клавишами (см. подсказку в левом верхнем углу экрана). После выбора команды нажимается кнопка <I> и по запросу можно устанавливать необходимое численное значение параметра сигнала или модулятора, соот-ветствующего выбранной команде.

Выбрать команду "Масштаб осей t" и ввести масштаб, обеспечивающий более удобное наблюдение и измерение параметров сигналов.

5. Выбрать команду "Есм". Увеличивая Есм от 0 В до 5 В с шагом 0,5 В путем нажатия кнопки <  > (или кнопки <I> с последующим набором цифр), снять зависимость Uвых = f(Есм).

6. По полученным данным построить статическую модуляционную характе-ристику Uвых = f(Есм). Определить протяженность Есм и середину Еср линейного участка характеристики.

7. Выбрать рабочий режим модулятора и проверить экспериментально возмо-жность получения модулированного сигнала. Для этого необходимо, установить амплитуду модулирующего сигнала на входе равной Емод = Есм/4 (объя-снить почему). Напряжение смещения Есм установить равным середине линей-ного участка статической модуляционной характеристики, то есть Есм = Еср. Установку этих значений осуществлять, выбирая команды Емод и Есм внизу экрана.

Убедиться, что на выходе модулятора получен амплитудно-модулированный сигнал. Форма огибающей сигнала близка к гармонической.

Определить значение коэффициента глубины модуляции m. Значение m

Определять по формуле

m = (Umах - Umin)/(Umaх + Umin),

где Umax, Umin - максимальный и минимальный размах АМ-колебания на выходе модулятора, которые равны

Umax = Uнес + Uнес, Umin = Uнес - Uнес,

где Uнес - среднее значение амплитуды несущего колебания на выходе

модулятора;

Uнес - наибольшее отклонение амплитуды несущего колебания

от среднего значения.

Значение Umax выведено на экран, а значение Umin измеряется с помощью визира, который выводится на отображение при выполнении команды "Визир V,I,U".

Примечание.

Предложить метод измерения m по данным, полученным из анализа спектра выходного напряжения. Воспользуйтесь этим методом.

Сравнить полученное значение m с расчетным значением

m = Uнес/Uнес = (2a₂/a₁)*Емод.

Сделать выводы по полученным результатам.

Б. Построение и анализ динамической модуляционной характеристики

Динамическая модуляционная характеристика - это зависимость коэффи-циента глубины модуляции m от амплитуды Емод модулирующего сигнала при выбранном значении смещения Есм, то есть зависимость m = f(Емод).

Для снятия и построения динамической модуляционной характеристики не-обходимо выполнить следующие действия.

1.Выбрать команду "Есм" и установить напряжение смещения Есм = Еср.

2. Аналогично установить амплитуду несущего гармонического колебания на входе Ео = 0,5 В.

Внимательно рассмотреть, что изображено на экране, и объяснить вид всех графиков. При необходимости установить масштаб, обеспечивающий более удобное наблюдение и измерение параметров сигналов.

3. Выбрать команду "Емод". Увеличивая Емод от 0 В до 2 В с шагом 0,1 В путем нажатия кнопки <> (или кнопки <I> с последующим набором цифр), снять и построить динамическую модуляционную характеристику m = f(Емод). Величину m определять по методике, приведенной в разделе А п. 7.

По полученной характеристике определить максимально допустимую вели-чину m, исходя из условия неискаженной (линейной) модуляции, и соответ-ствующее данному m напряжение модулирующего сигнала Емод доп.

В. Построение и анализ частотной характеристики модулятора

Частотная модуляционная характеристика – это зависимость коэффициента глубины модуляции от частоты модулирующего сигнала, то есть зависимость

m = f(Fмод). Величина модулирующего сигнала при снятии этой характерис-тики имеет постоянное значение.

Для снятия и построения частотной модуляционной характеристики необхо-димо выполнить следующие действия.

1. Пользуясь меню внизу экрана установить:

- напряжение смещения Есм = Еср;

- амплитуду несущего гармонического колебания на входе Ео = 0,5 В;

- амплитуду модулирующего сигнала Емод = 0.7 В;

- частоту модулирующего сигнала Fмод = 10 кГц;

- добротность контура Q = 5.

Внимательно изучить, что изображено на экране, и объяснить вид всех графиков. При необходимости установить масштаб, обеспечивающий более удобное наблюдение и измерение параметров сигналов.

2. Выбрать команду "Fмод". Увеличивая Fмод от 10 кГц до 70 кГц с шагом 10 кГц путем нажатия кнопки <I> с последующим набором цифр, снять и постро-ить частотную модуляционную характеристику m = f(Fмод). Коэффициент глубины модуляции m рассчитывать по методике раздела Б.

3. Установить значение добротности контура Q = 15. Снять и постоить частотную модуляционную характеристику m = f(Fмод) при этом значении добротности. Сравнить с результатами предыдущего пункта и объяснить полученные результаты.

4. Пользуясь фазовой характеристикой модулятора и графиком спектра вы-ходного сигнала, определить сдвиг по фазе огибающей АМ – сигнала на выходе модулятора для значений Fмод = 30 кГц и 60 кГц. Сравнить полученное значе-ние фазового сдвига с разностю фаз огибающих тока коллектора и напряжения на выходе модулятора.