41

Методические указания для выполнения лабораторного практикума по курсу «Основы радиоэлектроники и связи» Оглавление

Введение. 1

Лабораторная работа №1. 2

Исследование системных передаточных характеристик пассивных цепей первого порядка и прохождения через них сложных сигналов.

Лабораторная работа №2. 6

Исследование операционного усилителя с частотно-зависимой обратной связью первого порядка.

Лабораторная работа №3. 9

Исследование прохождения сложных сигналов через линейный апериодический усилитель.

Лабораторная работа №4. Исследование работы усилительного каскада с общим эмиттером в режиме линейного усиления при резонансной нагрузке. 33

Лабораторная работа №5 15

Резистивный каскад в нелинейном режиме.

Лабораторная работа №6 17

Резонансный каскад в нелинейном режиме ( усилитель мощности и умножитель частоты).

Лабораторная работа №7 19

Получение амплитудно-модулированных колебаний в нелинейном резонансном каскаде на биполярном транзисторе.

Лабораторная работа №8 242

Детектирование амплитудно-модулированных колебаний.

Введение.

Двухсеместровый цикл лабораторного практикума по курсу «Основы радиоэлектроники и связи» включает в себя 8 работ.

В первом семестре исследуется прохождение сложных сигналов через линейные пассивные и активные цепи. Во втором семестре исследуется прохождение и преобразование высокочастотных сигналов в нелинейных цепях на базе транзисторного усилительного каскада.

Работы проводятся в лаборатории ОРЭ кафедры Радиоэлектроники.

Порядок проведения работы: в начале каждой работы студент должен выполнить расчетно-графическую подготовку в соответствии с заданием на работу; после предъявления преподавателю предварительных результатов студент получает возможность приступить к экспериментальной части; по окончании экспериментов необходимо представить их результаты, не разбирая установки, – преподаватель может потребовать восстановить ту или иную часть эксперимента. По результатам эксперимента проводится защита работы. Некоторые вопросы для подготовки к защите приведены в конце каждой работы (можно в процессе предварительной подготовки ответить на них письменно).

Каждая работа проводится одновременно для всех студентов группы. Каждый стенд в лаборатории позволяет проводить экспериментальную часть работы бригадами, причем бригада может состоять из одного - двух студентов.

Лабораторная работа №1. Исследование системных передаточных характеристик пассивных цепей первого порядка и прохождения через них сложных сигналов.

Цель работы. Получение переходной, импульсной и частотной характеристик заданных апериодических цепочек. Исследование влияния периода и длительности импульсов сложных периодических сигналов на выходные сигналы. Проведение анализа полученных результатов временным и частотным методами с помощью полученных системных характеристик..

1. 1.Предварительные расчеты.

1. Для схемы из последовательно включенных резистора R и конденсатора С (рис.1.1) рассчитать величины постоянной времени цепи и граничной частоты , если R=10 кОм , С=1000 пФ. Выходное напряжение может сниматься как с резистора, так и с конденсатора.

Рис.1.1

2. Вывести формулы и построить графики переходных g_R(t) , g_C(t) и импульсных h_R(t) и h_C(t) характеристик, АЧХ и ФЧХ цепи , и , , где

3. Для экспериментального исследования переходных характеристик выбрать период повторения Т₁ и длительность ₁ последовательности прямоугольных импульсов так, чтобы за время действия положительного фронта импульса переходные процессы закончились. Для снятия импульсных характеристик выбрать длительность импульсов ₂ намного меньше постоянной времени цепи: ₂<< _Ц , чтобы имитировать подачу дельта-импульса.

4. Построить АЧС прямоугольной последовательности импульсов типа «меандр» (скважность q=2) для частот повторения F_П =0.1f_гр, f_гр, 10f_гр.

1.2. Задание на эксперимент.

1. Изучить работу импульсного генератора Г5-63.

Прибор позволяет получить видеоимпульсы прямоугольной формы переключаемой полярности в режиме одинарных и парных импульсов. Выходное сопротивление 1 Ком.

Длительность основных импульсов от 0.1 до 1000 мкс регулируется плавно в соответствующих поддиапазонах.

Период повторения импульсов от 10 мкс до 200 мс регулируется плавно в соответствующих поддиапазонах. Необходимо следить за соблюдением величины скважности (отношения периода к длительности импульса). Она всегда должна быть больше 1.

Амплитуда напряжения от 6 мВ до 60 В регулируется плавно в пределах двукратного ослабления при ступенчатом ослаблении с коэффициентами 1, 2, 3, 10, 100 и коэффициентами, равными произведению любых этих чисел. Рекомендуется начинать работу с малых амплитуд импульсов (не более 1В) при низких частотах повторения (порядка 1 кГц).

Подготовка генератора к работе.

Установить регулятор напряжения в положение, в котором напряжение близко к нулю.

Включить прибор в сеть. Должна загореться сигнальная лампочка.

2. Собрать схему рис.1.2. Здесь Г – генератор Г5-63, на вход Y1 осциллографа подать сигнал с генератора и на вход цепочки, а на вход Y2 осциллографа подать сигнал с резистора (выход цепочки).

R=10 кОм , С=1000 пФ.

Рис.1.2 Рис.1.3

3. По осциллографу установить амплитуду входного сигнала 1…2 В, параметры импульсов – в соответствии с п.1.3 для снятия переходной характеристики цепи. Добиться четкой картины изображений входного и выходного сигналов. Зарисовать осциллограмму переходной характеристики, на которой отметить время переходного процесса. Определить экспериментальное значение постоянной времени цепочки.

4. Повторить п.2.3 для цепочки рис.1.3.

5. Подать соответствующий сигнал для снятия импульсной характеристики для цепочки рис.1.3. Зарисовать осциллограмму импульсной характеристики. Определить значение постоянной времени цепи.

6. Повторить п.2.5 для цепочки рис.1.2.

7. Подать на вход цепи рис.1.2 гармонический сигнал с генератора Г6-46 амплитудой 1 В, установить частоту f > 10f_ГР. Добиться четкой картины изображения входной и выходной синусоид на экране осциллографа. Измерить амплитуды входного и выходного сигналов, разность их фаз. Записать значения в таблицу.

Уменьшая частоту генератора до величины f ≈ 0,1f_ГР , заполнить таблицу для построения АЧХ и ФЧХ.

f КГц	Um,вх В	Um,вых В

Построить графики АЧХ и ФЧХ в реальном и логарифмическом масштабах частоты. Отметить на них граничную частоту f_гр.

8. Подать на вход цепочки последовательность прямоугольных импульсов с амплитудой 1..2 В и частотой повторения F_П ≈ 10f_ГР. Добиться четкой картины осциллограмм входного и выходного напряжений. Измерить амплитуды. Зарисовать осциллограммы. Повторить эксперимент для частот повторения F_П ≈ f_ГР, F_П ≈ 0,1f_ГР

9. Повторить эксперимент 2.8 для последовательности треугольных импульсов.

10. Повторить пп.2.7,2.8 и 2.9, для цепочки рис.1.3.

1.3. Оформить отчет.

Отчет должен содержать предварительные расчеты, схемы экспериментов, значения параметров элементов схемы и сигналов, таблиц для построения графиков, сравнения теоретических и экспериментальных результатов, выводы с позиций временного и частотного методов на основе системных характеристик сигналов.

Контрольные вопросы:

1. Связь частотного спектра с формой сложного периодического сигнала.

2. Частотный спектр периодической последовательности прямоугольных импульсов со скважностью q=2.

3. Почему переходная, импульсная и частотная характеристики цепи называются системными?

4. Как теоретически определить переходную и импульсную характеристику для цепочки вида рис.1.2 ?

5. Как теоретически определить переходную и импульсную характеристику для цепочки вида рис.1.3 ?

6. Как теоретически определить частотную передаточную характеристику для цепочки вида рис.1.2 ?

7. Как теоретически определить частотную передаточную характеристику для цепочки вида рис.1.3 ?

8. Как экспериментально определить переходную и импульсную характеристику для цепочки вида рис.1.2 ?

9. Как экспериментально определить частотную передаточную характеристику для цепочки вида рис.1.2 ?

10. Как экспериментально определить переходную и импульсную характеристику для цепочки вида рис.1.3 ?

11. Как экспериментально определить частотную передаточную характеристику для цепочки вида рис.1.3 ?

12. Объяснить любой эксперимент с произвольным сигналом с помощью переходной характеристики.

13. Объяснить любой эксперимент с произвольным сигналом с помощью импульсной характеристики.

14. Объяснить любой эксперимент с произвольным сигналом с помощью частотной характеристики.