3. Изучение удвоения частоты гармонического сигнала

Уменьшите частоту гармонического сигнала вдвое (f₀=f_р /2) и повторите зарисовку осциллограмм и спектрограмм напряжений и тока. Определите коэффициент передачи удвоителя частоты k_р2=V_m2/U_m и сравните его с коэффициентом передачи резонансного усилителя k_р1 (измеренным в п.2).

4. Изучение колебательных характеристик резонансного усилителя

Переключите генераторно-измерительную систему в режим измерения колебательных характеристик нелинейных цепей. Задайте постоянное смещение u₀, подобранное в п.2, и частоту f₀=f_р. Включите отобра­жение измеряемой характеристики и запустите автоматическое измерение колебательной характеристики. Подберите удобные пределы измерений (примерно 0<U_m<2U_m.кр) и удобный шаг измерений.

Коррекцией смещения добейтесь максимальной линейности начального участка колебательной характеристики (запишите скорректированное смещение). Зарисуйте измеренную колебательную характеристику.

Включите отобра­жение расчетной колебательной характеристики. Методом подбора параметров математической модели, дающих наилучшую аппроксимацию измеренной характеристики, измерьте параметры резонансного усилителя («напряжение начала» характеристики транзистора u_н и уточненный коэффициент передачи усилителя в «недонапряженном» режиме k_р=dV_m/dU_m=SR_р/2).

Изменяя напряжение смещения, наблюдайте его влияние на колебательную характеристику. Зарисуйте измеренные колебательные характеристики еще при двух значениях напряжения смещения, отличающихся от исходного на 0,2 В в каждую сторону (новые характеристики нанесите на ранее построенный график).

5. Изучение нелинейного резонансного усиления ам-сигнала

Вернитесь в режим измерения характеристик сигналов (осциллограмм и спектров). Включите отобра­жение генерируемого и измеряемого сигналов.

Сформируйте АМ-сигнал с гармоническим законом модуляции:

u(t) = u₀ + U_нес (1 + M cos (Ωt+Φ)) cos (ω₀t),

где u₀ — выбранное в п.4 смещение, U_нес=U_m.кр/2, М=0,8, F=0,5 кГц, f₀=f_р (c точностью 0,25 кГц). Подберите удобные пределы отображения по времени (2÷3 периода модуляции) и по частоте (в пределах f₀±4F).

Убедитесь в отсутствии искажений выходного сигнала. Зарисуйте осциллограммы и спектрограммы «неискаженного» выходного сигнала.

6. Изучение нелинейных искажений при резонансном усилении

АМ-сигнала

Отклоняясь от установленного в п.5 «оптимального» режима (изменяя u₀ и U_нес), наблюдайте возникающие при этом искажения передаваемого сигнала. Зарисуйте осциллограммы и спектрограммы искаженных выходных сигналов для трех наиболее характерных случаев (аналогично п.5 домашнего задания).

Контрольные вопросы

1. Что такое колебательная характеристика резонансного усилителя?

2. Как рассчитать колебательную характеристику резонансного усили­теля, если характеристика транзистора аппроксимирована кусочно-линей­ной функцией? Степенным полиномом?

3. Какой вид имеет семейство колебательных характеристик для различных напряжений смещения?

4. Что такое недонапряженный режим? Перенапряженный режим? Критический режим? Какой вид имеют осциллограммы коллекторного тока в недонапряженном и перенапряженном режимах?

5. Как изменится семейство колебательных характеристик резонансного усилителя, если изменить напряжение источника коллекторного питания? Резонансное сопротивление контура?

6. Как следует выбирать параметры контура и режим работы резонансного усилителя для обеспечения неискаженного усиления амплитудно-модулированных колебаний? Изобразите осциллограммы напряжения на базе, коллекторного тока и напряжения на контуре при работе в этом режиме.

7. Резонансный усилитель работает в режиме неискаженного усиления амплитудно-модулированных колебаний. Как изменится осциллограмма выходного напряжения, если изменить амплитуду несущей входного напряжения? Смещение? Напряжение источника коллекторного питания? Резонансное сопротивление контура?

__________

Лабораторная работа № 6

АМПЛИТУДНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ СИГНАЛОВ

ДИОДНЫМ ДЕТЕКТОРОМ

Цель работы — на примере амплитудного детектирования освоить методику спектрального анализа прохождения радиосигналов через линейные и нелинейные цепи.

Изучаются следующие основные вопросы:

1) понятие амплитудного детектирования сигналов; 2) процесс амплитудного детектирования сигналов диодным детектором (качественное описание); 3) понятие детекторной характеристики; 4) вид детекторной характеристики диодного детектора при сильных и слабых сигналах; 5) нелинейные искажения при амплитудном детектировании; 6) искажения при амплитудном детектировании из-за неоптимальности линейного НЧ-фильтра.

Домашнее задание

Изучите вышеперечисленные основные вопросы. Рекомендуются учебник [1] (§ 11.5), учебные пособия [2÷4] и конспект лекций.

1. Изобразите схему последовательного диодного детектора (нагрузка включена последовательно с диодом). На схеме укажите стрелками входное и выходное напряжения.

2. Изобразите характер осциллограмм, поясняющих работу рассматриваемого детектора в режиме детектирования немодулированного сигнала. При этом для каждого из нижеуказанных случаев изобразите осциллограмму немодулированного входного напряжения u(t) и — на том же графике — ожидаемую осциллограмму выходного напряжения v(t).

Рассмотрите следующие случаи:

• емкость нагрузки С=0;

• емкость нагрузки недостаточна для нормальной фильтрации выходного напряжения;

• емкость нагрузки С (на этом графике обозначьте характерные значения — амплитуду U_m входного напряжения и постоянное выходное напряжение v₀).

3. Выпишите формулы для расчета детекторной характеристики v₀(U_m) и коэффициента детектирования k_д диодного детектора при сильных сигналах.

4. Изобразите характер:

• зависимости выходного напряжения v₀ от сопротивления нагрузки R;

• семейства детекторных характеристик при различных значениях сопротивле­ния нагрузки R.

5. Изобразите характер осциллограмм входного u(t) и выходного v(t) напряжений при подаче на вход детектора амплитудно-модулированного напряжения (с коэффициентом модуляции около 0,8) для трех случаев:

• емкость нагрузки недостаточна;

• емкость нагрузки выбрана правильно;

• емкость нагрузки чрезмерно велика.