2. Моделирование усилительного каскада с резонансной нагрузкой

Целью моделирования является определение коэффициента усиления по напряжению каскада на резонансной частоте.

Для моделирования усилительного каскада с резонансной нагрузкой необходимо собрать схему как показано на рис.2.2.1

Рис.2.2.1 Схема для моделирования резонансного усилителя

Для определения резонансной частоты колебательного контура построим его частотные характеристики (рис.2.2.2)

Рис.2.2.2 Частотные характеристики резонансного усилителя

Коэффициент усиления по напряжению на резонансной частоте определим графическим способом. Установим курсор в точке, соответствующей максимуму, определим значение коэффиниента усиления на резонансной частоте. В данном случае максимальный коэффициент усиления составляет K_у=68.32 на частоте входного сигнала F₀=99.9 кГц. Сдвиг фазы сигнала на выходе резонаннсного усилительного каскада составляет φ₀=-179.89 градусов.

3. Анализ результатов моделирования усилителя с резонансной нагрузкой

Анализ результатов моделирования усилительного каскада с резонансной нагрузкой показывает, что расчёт элементов схемы обеспечивает требуемые технические характеристики.

Частота резонанса избирательной цепи (рис.3) F₀=100кГц совпадает с F_г=100кГц.

Частотная характеристика для коэффициента усиления имеет резонансный характер (рис.5), что подтверждает частотно избирательные свойства усилительного каскада с резонансной нагрузкой.

На частоте входного сигнала F₀=99.9 кГц обеспечивается коэффициент усиления по напряжению K_у=68.32 (рис.5), который больше, чем у широкополосного усилителя (лабораторная работа №1), вследствие резонансного характера сопротивления нагрузки. Сдвиг фазы сигнала на выходе резонаннсного усилительного каскада составляет φ₀=-179.89 градусов, что подтверждает активный характер сопротивления колебательного контура.

2. Расчет и моделирование трехточечного автогенератора синусоидального сигнала

Основой для расчёта и моделирования трёхточечного автогенератора является схема резонансного усилительного каскада(рис.4). Для создания автогенератора необходимо создать цепь положительной обратной связи с целью выполнения условий самовозбуждения.

Чтобы построить емкостной трёхточечный автогенератор, необходимо выполнить деление ёмкости С_к избирательной цепи на две части. Деление ёмкости должно быть выполнено так, чтобы был обеспечен необходимый коэффициент обратной связи К_ОС.

1. Расчёт параметров цепи обратной связи(пос)

Целью расчёта емкостного трёхточечного автогенератора является определение номиналов индуктивностей С_к1 и С_к2 (рис.6), обеспечивающих требуемый коэффициент обратной связи К_ОС и условие баланса амплитуд. Для обеспечения усовия баланса фаз, фазовый сдвиг сигнала положительной обратной связи, снимаемого с ёмкости С_к1, должен находиться в диапазоне φ₀=0±0.5º.

Выполним расчёт цепи положительной обратной связи для коэффициента усиления по напряжению резонансного усилителя K_у=68.32 и номиналов избирательной цепи С_к=1.06 нФ и L_к= 2.385мГн.

Коэффициент обратной связи: К_ОС=1/К_у=1/68.32=0.0146.

С_к2=С_к*(1+ К_ОС)/ К_ОС =1.06нФ*(1+0.0146)/0.0146=77 нФ

С_к1= К_ОС* С_к2=0.0146*77= 1.12 нФ.

После определения номиналов индуктивностей С_к1 и С_к2 расчёт цепи положительной обратной связи считают законченным.