Измерение нелинейных искажений

Лабораторная работа

«Измерение нелинейных искажений»

(курс «Метрология и радиоизмерения»)

 

 

 

Составитель: Васильев И.Н.

 

 

Якутск-2011

 

 

Лабораторная работа

Измерение нелинейных искажений

Цель работы: Измерение нелинейных искажений гармонического сигнала.

Оборудование: измеритель нелинейных искажений автоматический С6-7, генератор Г3-109, нелинейный элемент

1.ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ

В радиотехнике используются нелинейные элементы – это чаще всего полупроводниковые элементы – диоды, биполярные и полевые транзисторы. В этих элементах выходное напряжение (ток) является нелинейной функцией от входного напряжения . Рассматриваем безынерционные нелинейные элементы, поэтому считаем, что его параметры (характеристики) не зависят от времени, т.е. выходная реакция следует мгновенно за изменением внешнего входного воздействия.

Нелинейные двухполюсники обычно описываются вольт-амперной характеристикой (ВАХ), где входным сигналом служит напряжение U, а выходным – ток I в двухполюснике. . В радиотехнике чаще всего используются следующие способы аппроксимации вольт-амперных характеристик:

- кусочно-линейная аппроксимация:

где, S – дифференциальная крутизна ВАХ, -напряжение начала характеристики.

- Cтепенная аппроксимация:

где, -некоторые числа. Количество членов разложения зависит от точности расчетов.

- показательная аппроксимация:

где, - температурный потенциал (для кремниевых приборов при нормальной температуре 300 К равна 25 мВ), - обратный ток насыщения.

Если на вход нелинейного элемента действует источники гармонического сигнала и постоянного смещения , то выходной сигнал можно выразить формулой:

где, n =1, 2, 3,….., I₀ – постоянная составляющая. Видно, что выходной сигнал содержит бесконечную последовательность гармоник. Амплитуды гармоник зависят от параметров U₀ и U_m, а также от вида аппроксимирующей функции.

1.1..

2. Задание на выполнение лабораторной работы:

1.2. Изучить описание приборов задание лабораторной работы.

1.3. Выписать блок схему измерителя нелинейных искажений.

1.4. Ответить на вопросы.

1.5. Собрать измерительную установку (Рис.1).

1.6. Подготовить по инструкциям приборы к работе.

Получить разрешение на включение приборов к работе и приступить к выполнению задания

 

Рис.1 Схема измерительной установки

2.1.Измерьте коэффициенты нелинейных искажений без нелинейного элемента на частотах F=1кГц, F=10кГц, F=100кГц при минимальном выходном сигнале генератора. Ручка аттенюатора генератора в положении 150 mV,. ручка входного аттенюатора измерителя С6-7 в положении 0,3 V.

2.2. Повторите эти измерения при напряжении выходного сигнала генератора 1,5 В и 15 в.

2.3. Вставьте в схему нелинейный элемент и повторите измерения п.2.2. и 2.3.

 

3.Обработка результатов измерений.

Результаты измерений приведите с учетом погрешности прибора. При коэффициентах нелинейности больше 10% воспользуйтесь формулой (3) технического описания описания прибора С6-7.

 

4. Содержание отчета:

1. схемы измерений;

2. таблицы снятых зависимостей;

3. результаты расчетов с поправками при больших коэффициентах нелинейных искажений;

4. анализ результатов измерений и расчетов.

 

5. Контрольные вопросы:

1. Что означает коэффициента нелинейных искажений.

2. Метод определения коэффициента нелинейных искажений.

3. Структурная схема измерителя С6-7.

4. Почему диоды вызывают нелинейные искажения.

 

6. Литература:

1. Техническое описание и инструкция по эксплуатации прибора С6-7.
2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации генератора Г3-109.
3. Дворяшин Б.В. Метрология и радиоизмерения /М.:Изд-й центр «Академия», 2005, 304с (ЧЗ ГК –8, ЧЗ УЛК –5, ГК –48 экз)
4. Сергеев А.Г., Крохин В.В. Метрология: Учеб. пособие для вузов – М.: Логос, 2000, 408с (ГК –10 экз)
5. Нефедов В.И. и др. Метрология и радиоизмерения.Учебник для вузов /М.:Высш. школа, 2003, 526с. (, ЧЗ ГК –5, ЧЗ УЛК –5, ГК –51 экз)
6. Раннев Г.Г., Тарасенко А.П. Методы и средства измерений.:уч. для Вузов/М.:Изд. Центр «Академия», 2004.. (ЧЗ ГК –6, ЧЗ УЛК –2, ГК –10 экз)
7. Авдеев Б.Я., Алексеев В.В., Антонюк Е.М. и др. Метрология, стандартизация и сертификация.: учебник для вузов- М.; Изд. Центр «Академия», 2008. –384с.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: