ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ИССЛЕДОВАНИЕСИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙРЕГУЛИРОВКИУСИЛЕНИЯ

Цель работы:

–исследовать амплитудные характеристики для различных систем АРУ с обратным регулированием: простой АРУ, АРУ с задержкой и усилением;

–исследовать регулировочные характеристики для различных коэффициентов усиления в петле обратной связи;

–определить коэффициенты регулирования при различном усилении

впетле обратной связи;

–оценить формы регулирующего напряжения при наличии скачка амплитуды входного сигнала для различных порядков фильтра низкой частоты

впетле обратной связи.

Описаниелабораторнойустановки

Лабораторная установка предназначена для экспериментальных исследований процесса автоматической регулировки усиления в усилителе промежуточной частоты.

Структурная схема установки приведена на рис. 11. Усилительный каскад УПЧ собран на основе дифференциальной пары транзисторов. Изменение коэффициента усиления происходит путем изменения крутизны одного из транзисторов. В качестве входного сигнала Uc(t) используется ампли- тудно-модулированный сигнал с несущей частотой fс = 465 кГц. Амплитудный диодный детектор подключен к резонансной нагрузке усилителя промежуточной частоты. Величина порогового напряжения Uп задается путем подачи напряжения смещения на инвертирующий вход операционного усилителя Ус (ИМС К140УД20). Величина Uп определяется отношениями резисторов R1/R3 и R2/R3. В лабораторной установке предусмотрен режим отключения петли обратной связи системы АРУ. В этом режиме работыUр = 0. Фильтр низкой частоты имеет полосу пропускания FФНЧ = 77 Гц. Имеется возможность изменения порядка ФНЧ с той же полосой пропускания.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ

Входной

сигнал

Рис. 11. Структурная схема лабораторной установки

Коэффициент усиления КU петли обратной связи регулируется путем изменения коэффициента усиления операционного усилителя Ус (ИМС К140УД20). Выход этого усилителя непосредственно соединен с базой одного из транзисторов усилительного каскада УПЧ.

Соединение лабораторной установки с контрольно-измерительной аппаратурой и источником питания приведено на рис. 12. Источники питания ±12 В подключаются к разъему, расположенному на задней стенке корпуса установки.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ

Рис. 12. Схема подключения лабораторной установки к контрольно-измерительной аппаратуре и источнику питания

Уровень входного сигнала измеряется с помощью милливольтметра переменного тока, подключенного к выходу генератора стандартных сигналов и коаксиальному разъему «Входной сигнал». Уровень выходного сигнала контролируется с помощью второго милливольтметра переменного тока, подключенного к коаксиальному разъему «Выходной сигнал». Для измерения уровня регулирующего напряжения Uр к коаксиальному разъему «Регулирующее напряжение» подключен милливольтметр постоянного тока. В лабораторной установке предусмотрена возможность проведения исследований переходных процессов в системе АРУ. Для этого входной сигнал формируется в виде периодической последовательности радиоимпульсов, следующих с частотой повторения 40 Гц и скважностью, равной двум. Формирование такой последовательности осуществляется путем подключения генератора звуковых частот (используется выход генератора сигналов с прямоугольной формой колебания) к модулирующему входу ГСС при 100 %-м коэффици-

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ

енте внешней модуляции. Форма переходных процессов регистрируется с помощью осциллографа, подключенного к разъему «Регулирующее напряжение».

Для включения петли обратной связи системы АРУ используется кнопка КАРУ. Изменение порядка фильтра низкой частоты осуществляется кнопкой КФНЧ: в отжатом состоянии – первый порядок; в нажатом состоянии – второй порядок.

Для измерения влияния величины порогового напряжения Uп на амплитудные характеристики системы АРУ с задержкой предусмотрено изменение значений уровня Uп с помощью кнопок Кп: К1 и К2. При отжатых кнопках К1 и К2 величина Uп = Uп(1) = 0 и задержка в системе АРУ отсутствует. При нажатой кнопке К1 пороговое напряжение Uп = Uп(2); при нажатой

кнопке К2 Uп = Uп(3). При этом Uп(3) > Uп(2) > Uп(1).

Для исследования влияния коэффициента усиления в петле обратной связи на регулировочные характеристики предусмотрено переключение значений коэффициента усиления КUАРУ. При отжатых кнопках К1 и К2 КUАРУ =

К(1)UАРУ; при нажатой кнопке К1 КUАРУ = К(2)UАРУ; при нажатой кнопке К2

КUАРУ = К(3)UАРУ. При этом К(3)UАРУ > К(2)UАРУ > К(1)UАРУ.

Порядоквыполненияработы

Ознакомившись с описанием контрольно-измерительной аппаратуры, входящей в состав экспериментального лабораторного стенда, включить приборы и лабораторную установку нажатием кнопки «Вкл.» (рис. 12). Установить на генераторе стандартных сигналов (ГСС) частоту входного сигнала, равную fc = 465 кГц и глубину внутренней амплитудной модуляции, равную нулю. Уровень эффективного значения входного сигнала Umc изменять в пределах от 0,3 мВ до 0,3 В. После этого провести следующие измерения.

1. Получить зависимость уровня эффективного значения выходного напряжения УПЧ от уровня эффективного значения входного сигнала (амплитудную характеристику) при разомкнутой петле обратной связи (кнопка КАРУ отжата). Результаты занести в таблицу и построить график Umвых = f(Umc).

2. Получить амплитудные характеристики Umвых = f(Umc) для простой

АРУ (кнопка КАРУ должна быть в нажатом состоянии, а кнопки К1 и К2 группы Кп – в отжатом состоянии Uп = Uп(1) = 0) для фильтра низкой частоты пер-

вого порядка (кнопка КФНЧ в отжатом состоянии) при различных коэффициентах усиления КUАРУ в петле обратной связи.

2.1. Установить коэффициент усиления КUАРУ = К(1)UАРУ (кнопки К1 и К2 группыКU отжаты). Результаты измерений эффективных значенийUm вых, Umc и регулирующего напряжения Uр занести в таблицу.

2.2. Установить коэффициент усиления КUАРУ = К(2)UАРУ (кнопка К1 должна быть нажата, а К2 – отжата). Результаты измерений эффективных значений Umвых, Umc и Uр занести в таблицу.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ

2.3. Установить коэффициент усиления КUАРУ = К(3)UАРУ (кнопка К1 в отжатом состоянии, а К2 – нажата). Результаты измерений эффективных зна-

чений Umвых, Umc и Uр занести в таблицу.

3. Построить амплитудные характеристики Umвых = f(Umc) системы АРУ с задержкой для фильтра низкой частоты первого порядка при различных коэффициентах усиления КUАРУ в петле обратной связи. Величину задержки устанавливать путем переключения кнопок K1 и К2 группы Кп.

3.1. Установить величину порогового напряжения Uп = U(2)п (нажать кнопку К1). Провести измерения по пп. 2.1–2.3.

3.2. Установить величину порогового напряжения Uп = U(3)п (кнопка К2 отжата). Провести измерения по пп. 2.1–2.3.

4. Проанализировать изменение формы регулирующего напряжения при наличии скачка амплитуды входного сигнала для различных порядков фильтра низкой частоты. Установить простую АРУ (кнопки К1 и К2 группы Кп в отжатом состоянии). На генераторе стандартных сигналов установить уровень сигнала 10–15 мВ и внешнюю 100 %-ю модуляцию. На генераторе звуковых частот установить частоту 40 Гц и прямоугольную форму сигнала.

4.1. Для фильтра низкой частоты первого порядка (кнопка КФНЧ в отжатом состоянии) и трех коэффициентов усиления КUАРУ получить и зарисовать осциллограмму регулирующего напряжения Uр.

4.2. Для фильтра низкой частоты второго порядка (кнопка КФНЧ в нажатом состоянии) и трех коэффициентов усиления КUАРУ получить и зарисовать осциллограммы регулирующего напряжения Uр.

Содержаниеотчета

Отчет о лабораторной работе должен содержать:

1.Наименование и цель работы.

2.Структурную схему, краткое описание принципов работы исследуемой системы АРУ.

3.Результаты измерений амплитудных характеристик системы АРУ

(таблицы и графики):

3.1.Для отключенной петли обратной связи.

3.2.Для простой АРУ при различных коэффициентах усиления КUАРУ.

3.3.Для АРУ с задержкой при различных коэффициентах усиленияКUАРУ. 4. Результаты расчетов регулировочных характеристик для простой

АРУ и АРУ с задержкой. Для этого по амплитудным характеристикам рассчитать коэффициенты усиления KU =Umâû õ Umc для каждого значения Uр и

при определенной величине КUАРУ.

5.Результаты расчетов коэффициентов регулирования γ для простой АРУ при различных коэффициентах усиления КUАРУ.

6.Осциллограммы переходных процессов в петле обратной связи при различных порядках ФНЧ и коэффициентах усиления КUАРУ.

7.Анализ полученных результатов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ РЕГУЛИРОВКИ УСИЛЕНИЯ

7.1.Объяснение поведения амплитудных характеристик для простой АРУ и системы АРУ с задержкой.

7.2.Объяснение зависимости амплитудных характеристик от коэффициента усиления в петле обратной связи.

7.3.Сравнение значений (Umвых )max и (Umвых )min для различных вели-

чин КUАРУ.

7.4.Объяснение вида регулировочных характеристик.

7.5.Сравнение значений коэффициентов регулирования при различ-

ных величинах КUАРУ.

7.6. Объяснение характера переходных процессов в петле обратной связи системы АРУ.

Контрольныевопросыизадания

1.Каково назначение системы АРУ в УПиОС?

2.Перечислить основные характеристики системы АРУ.

3.Привести структурные схемы различных систем АРУ.

4.Каково назначение фильтра низкой частоты в петле обратной связи системы АРУ?

5.Каково назначение усилителя в петле обратной связи?

6.Написать основное дифференциальное уравнение.

7.Объяснить основное отличие амплитудных характеристик простой АРУ и системы АРУ с задержкой.

8.Чем определяется значение коэффициента регулирования?

9.Объяснить вид регулировочной характеристики простой АРУ.

10.Как влияет АЧХ фильтра низкой частоты на характер переходных процессов?

11.Перечислить основные схемотехнические методы регулирования коэффициента усиления.