Лабораторный практикум / Лаборатория радиофизики / 10 - Нелинейные явления / Толстой
.docЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 10.
Нелинейные явления.
1. Исследование умножителя.
Таблица 1.
|
Частота (К)-ой усиливаемой гармоники, кГц. |
Частота (К+1)-ой усиливаемой гармоники, кГц. |
Вычисленная величина К, ед. |
Вычисленное значения частоты, кГц. |
|
530 |
265 |
1 |
530 |
|
120 |
110 |
11 |
1320 |
Вычисления К и частоты проводились, исходя из уравнения К1 = (К+1)2.
После определения диапазона частот контур был настроен на резонансную частоту = 600 (кГц.). С генератора подавался на лампу сигнал частоты 200 (кГц.), т.е. резонировала в контуре третья гармоника сигнала, снятого с анода лампы. Были найдены два угла отсечки, при которых амплитуда тока третьей гармоники принимала экстремальные значения. Эти углы соответствуют максимуму и точке прохождения через нуль третьего коэффициента Берга. (Амплитуда тока измерялась по падению напряжения на эквивалентном сопротивлении контура, вычисление которого приведено ниже). Минимум коэффициента Берга получен не был, т.к. нельзя было получить большие углы отсечки. Угол отсечки определялся методом, принцип которого понятен из рисунка 1. Экспериментальные данные занесены в таблицу 2.
Рис. 1
Таблица 2.
|
А, у.е. |
В, у.е. |
Уг. Отс. |
Umax, В. |
Imax, мА. |
Uк, В. |
Iк, мА |
Коэф. Берга f3 |
|
15 |
37 |
73 |
1,5 |
9,4 |
0,135 |
5,4 |
0,6 |
|
17 |
32 |
96 |
3,0 |
18,8 |
0,045 |
1,8 |
0,1 |
Амплитуда выходного тока Imax вычислена исходя из того, что Umax подало на сопротивлении 160 (Ом.). Сами напряжения вычислялись по осциллографу после предварительной калибровки.
Величина Ik = Uk / Rэкв, где Rэкв вычисляется на основе следующих формул:
,
где Q
– добротность, а
.
Зная резонансную частоту f
и индуктивность контура L,
можно вычислить емкость C
по формуле Томсона:
.
Добротность Q
находится
из выражения 2
= 0
/ Q.
В нашем случае 0
= 600 (кГц.),
= 9 (кГц.),
следовательно Q
= 33.
Далее находим C
= 0,32 (пФ.),
= 830 (Ом.), т.е.
Rэкв
= 25 (Ом.). Это
позволяет заполнить последние столбцы
таблицы 2.
Видно, что характерные точки кривой
коэффициента Берга расположены правее
теоретических значений, причем сами
значения коэффициента больше, чем
теоретические.
2. Исследование смесителя.
На вход смесителя были поданы два сигнала с частотами 1 = 3,0 (МГц.) и 2 = 3,6 (МГц.). На выходе смесителя наблюдался сигнал на разностной частоте 0,6 (МГц.). Амплитуда напряжения первого сигнала U1 оставалась постоянной, а U2 менялась. Проверялась линейность зависимости амплитуды выходного сигнала от амплитуды U2. Полученные данные занесены в таблицу 3.
Таблица 3.
|
U2, у.е. |
Uвых, у.е. |
50 |
0,8 |
|
25 |
0,4 |
63 |
1,1 |
|
31 |
0,5 |
79 |
1,7 |
|
40 |
0,6 |
100 |
2,5 |
На основе таблицы 3 был построен график 1.
Из графика 1 видно, что при маленькой амплитуде сигнала U2 линейность есть, но она искажается при больших амплитудах входного сигнала.
3. Исследование модулятора.
Далее был исследован модулятор. При двух частотах модуляции были сняты зависимости минимального и максимального напряжений выходного сигнала от амплитуды низкочастотного модулирующего сигнала. Эти данные использовались для вычисления глубины модуляции. Данные и результаты вычисления сведены в таблицы 4 и 5.
Частота модуляции = 1 (кГц.).
Таблица 4.
|
U модуляции, В. |
U максимальное, у.е. |
U минимальное, у.е. |
Глубина модуляции, % |
|
0,05 |
3,20 |
2,80 |
6,67 |
|
0,10 |
3,20 |
2,50 |
12,28 |
|
0,15 |
3,20 |
1,80 |
28,00 |
|
0,20 |
3,15 |
0,85 |
57,50 |
|
0,25 |
3,10 |
0,20 |
87,88 |
|
0,28 |
3,15 |
0,00 |
100,00 |
Частота модуляции = 5 (кГц.).
Таблица 5.
|
U модуляции, В. |
U максимальное, у.е. |
U минимальное, у.е. |
Глубина модуляции, % |
|
0,05 |
3,15 |
2,90 |
4,13 |
|
0,10 |
3,10 |
2,70 |
6,90 |
|
0,15 |
3,00 |
2,20 |
15,38 |
|
0,20 |
2,90 |
1,45 |
33,33 |
|
0,25 |
2,80 |
0,70 |
60,00 |
|
0,30 |
2,75 |
0,45 |
71,88 |
|
0,35 |
2,70 |
0,35 |
77,05 |
|
0,40 |
2,65 |
0,30 |
79,66 |
|
0,45 |
2,65 |
0,25 |
82,76 |
|
0,65 |
2,55 |
0,15 |
88,89 |
На основе таблиц 4 и 5 построены графики 2 и 3:
График 2.
График 3.