Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
 МегаЛекции

Исследование преобразователя частоты




Цель работы: изучить процесс преобразования частоты (транспо­нирования спектра) сигналов в нелинейных цепях с избирательной нагруз­кой и приобрести навыки экспериментального исследования качественных показателей преобразователей частоты.

Описание лабораторной установки.

В данной лабораторной работе исследуется процесс преобразования частоты AM сигнала. Структурная схема лабораторной установки изобра­жена на рисунке 7.1.

Рис. 7.1. Структурная схема лабораторной установки для исследова­ния преобразователя частоты.

Обозначения на схеме: Ген. AM - генератор сигналов с амплитудной модуляцией; Гет. — гетеродин — генератор гармонических колебаний; S- сумматор: НЭ — нелинейный элемент; ПФ - полосовой фильтр.

Лабораторная работа выполняется на основе блока № 1 лабораторно­го макета, содержащего необходимые составные элементы преобразовате­ля частоты; сумматор, нелинейный элемент (транзистор) и полосовой фильтр - колебательный контур LC.

В качестве гетеродина используется генератор гармонических коле­баний, встроенный в лабораторный макет. Частота его колебаний fг = 180 кГц. В качестве генератора AM сигналов используется промышленный ге­нератор Г4-102.

Лабораторное задание.

1. Исследовать характеристику преобразования.

2. Наблюдать эффект преобразования частоты.

3. Экспериментально определить значения комбинационных частот

 

Методические указания.

 

1. Исследовать характеристику преобразования.

1.1. Вход преобразователя (гнездо 1) соединить с выходом «Выход mV» генератора Г4-102. К гнезду 2 на входе преобразователя соединить вход «Выход AM» внутреннего генератора лабораторного макета. Этот ге­нератор в лабораторной установке выполняет функцию гетеродина.

1.2. Включить лабораторный макет и его блок № 1. Включить гене­раторы и осциллограф.

1.3. Регулятор «Амплитуда несущей (В)» внутреннего генератора макета повернуть до предела по часовой стрелке. Регулятор “ М глубина модуляции" этого генератора повернуть в крайнее левое положение. При таком положении ручек на выходе генератора будет существовать напря­жение немодулированного гармонического сигнала с частотой fг =180 кГц и амплитудой 1В.

Проконтролировать существование этого сигнала на входе преобра­зователя с помощью осциллографа, соединив вход осциллографа Y1 с гнездом 2 лабораторного макета.

1.4. На генераторе Г4-102 установить частоту fc =65 кГц. Переклю­чатель "AM" генератора поставить в положение “Внеш". При этом поло­жении на выходе генератора будет существовать напряжение сигнала без амплитудной модуляции, т.е. гармонический сигнал.

Установить на выходе Г4-102 амплитуду напряжения Uc=0,5B. Про­контролировать напряжение сигнала с помощью осциллографа, подсоеди­нив его вход Y2 с гнездом 1 лабораторного макета.

1.5. Соединив вход осциллографа "Y1" с выходом преобразователя частоты (гнездо 6).

Нагрузкой транзистора преобразователя частоты сделать LC контур (нажать кнопку “ LC" на блоке №1) с высокой добротностью (отключить от контура шунтирующий резистор Rш отжатием кнопки Rш).

Установить напряжение смещения Есм=ОВ. Изменяя частоту сигнала генератора Г4-102 в небольших пределах (1-2 кГц), добиться резонанса в колебательном контуре преобразователя по максимуму напряжения на его выходе или по максимуму показания миллиамперметра.

Убедиться в том, что на выходе преобразователя наблюдается пре­образованный сигнал: при отсоединении от входа преобразователя (гнезда 1 и 2) внутреннего генератора макета или генератора Г4-102, должно ис­чезнуть напряжение сигнала га выходе преобразователя.

1.6. При исследовании характеристики преобразования, т.е. зависи­мости амплитуды тока преобразованного сигнала от амплитуды напряже­ния входного сигнала, источником напряжения входного сигнала служит генератор Г4-102. Амплитуду его выходного напряжения следует умень­шить от 0,5В до значений, при которых амплитуда тока преобразованного колебания уменьшится до нуля.

Амплитуда тока преобразованного сигнала измеряется миллиамперметром лабораторного макета. Данные измерений занести в таблицу 7.1.

Таблица 7.1.

Есм=0В Есм=1,0В Есм=2,0В
Uс,В I1,мА Uс,В I1,мА Uс,В I1,мА
0,5   0,5   0,5  

1.7. Исследовать характеристику преобразования для других значе­ний напряжения смещения: Есм = 1,0В и Есм = 2,0В. Данные занести в таблицу 5.1.

1.8. По данным измерений построить графики характеристик преоб­разования I1 = f(Uс) в одной общей системе координат. Определить значение напряжения смещения и амплитуды напряжения входного сигнала, при ко­торых будут минимальные искажения при преобразовании частоты. При выбранных Есм и Uс по характеристике преобразования определить макси­мально допустимый коэффициент амплитудной модуляции входного сиг­нала.

2.Наблюдать эффект преобразования частоты.

2.1. 3ашунтировать резонансный LC контур в нагрузке транзистора преобразователя нажатием кнопки "Rш".

2.2. Выставить на лабораторном макете напряжение смещения Есм, определенное в п. 1.8.

2.3. На выходе генератора Г4-102 получить, сигнал с амплитудной модуляцией. Установить амплитуду напряжения и коэффициент модуля­ции, определенные в п. 1.8.

2.4. Сравнить формы сигналов на входе (гнездо 1) и выходе (гнездо 6) преобразователя. Осциллограммы зарисовать. Подобрать длительность развертки осциллографа такой, чтобы было заметно различие частот вход­ного и выходного сигналов.

2.5. Меняя амплитуду входного сигнала, а затем и коэффициент мо­дуляции, наблюдать искажения формы входного колебания. Зарисовать несколько осциллограмм искаженного по форме выходного сигнала.

3.Экспериментально определить значения комбинационных частот.

3.1. Установить на выходе Г4-102 параметры сигнала (амплитуду и коэффициент модуляции), при котором отсутствуют искажения в преобра­зованном колебании.

3.2. Медленно увеличивая частоту генератора Г4-102 от 160 до 320 кГц наблюдайте на экране осциллографа форму выходного сигнала. За­пишите значения частот, при которых на выходе преобразователя будет наблюдаться преобразованный по частоте сигнал.

Домашнее задание.

На вход транзисторного преобразователя частоты воздействует на­пряжение сигнала uc=UcCos2pfct и напряжение гетеродина u г= Uгcos2pfг t.

Вольт-амперная характеристика транзистора относительно рабочей точки аппроксимируется полиномом iк = а0 + а1uб + а2uб2

где iк - ток коллектора;

иб - напряжение на базе транзистора.

Нагрузкой преобразователя служит колебательный контур, настро­енный на промежуточную частоту fпч = fг – fс = 465кГц

Колебательный контур имеет эквивалентное сопротивление R, и добротность Q.

Значения Uc, Uг, fc, а1, а2, Яэ и Q заданы в таблице 7.2.

Таблица 7.2.

№№ вариа нтов                   10 20  
t, мВ   1,5 3,0   1,4 2,8   1,3 2,6   1,2 2,4   1,1 2,2     2 1,8   2,2 1,6   1,9 1,4   1,8 1,2  
МВ   50 80   55 75     65 63   70 60   75 55   45 50   40 45   60 40   70 35  
Fc, МГц   1,5 1,2   1,4 1,3   1,3 1,4   1,2 1,5   1,1 1,4   0,9 1,3   0,8 1,2   0,7 1,1   0,6 1   0.8 0,9  
а1, мА/В   100 125   105 130   110 135   115 140   120 145   125 100   130 105   135 110   140 115   145 120  
а2, мА/В2     2,9 2,2   2,8 2,4   2,7 2,6   2,6 2,8   2,5 3   2,4 2,9   2,3 2,7   2,2 2.5   2,1 2,3  
R,,к0м 5,5   4,8 5,2   5,6 4,2   3,8 6.2   4.7 7.5   5,6 5.1   3,9 3,3   4,3 6,2   6,8 4,7   7.2 3,9  
Q 20 18   21 14   17 16   25 15     18 17   27 23   22 18   16 20    

Требуется:

1.Нарисовать схему преобразователя частоты и пояснить принцип её работы.

2.Рассчитать спектр и построить спектрограмму тока коллектора.

3.Рассчитать спектр и построить спектрограмму напряжения на кон­туре.

Содержание отчёта

Отчёт должен содержать:

1. Принципиальную электрическую схему преобразователя частоты, исследуемого в лабораторной работе.

2. Таблицы и графики характеристик преобразования.

3. Осциллограммы наблюдаемых колебаний.

4. Таблицу значений комбинационных частот.

5. Домашнее задание.

 

Контрольные вопросы.

1. Что называется преобразованием частоты?

2. Почему для осуществления преобразования частоты необходимо использовать нелинейный или параметрический элементы?

3. Почему нелинейное преобразование частоты при малой амплитуде одного из входных сигналов можно представить как параметрическое?

4. Чем вызвана необходимость использования в преобразователях частоты избирательной нагрузки?

5. В каких случаях на выходе нелинейного преобразователя появля­ются комбинационные составляющие, и как определяется их порядок?

6. Из каких соображений выбирают полосу пропускания избиратель­ной нагрузки в преобразователе?

7. Что называют характеристикой преобразования?

8. Какой вид имеет характеристика преобразования, если ВАХ нели­нейного элемента описывается полиномом второй степени?

9. Какой вид имеет характеристика преобразования, если ВАХ нели­нейного элемента описывается полиномом третьей степени?

10. Что понимают под оптимальным преобразователем частоты? Изобразите схему оптимального преобразователя частоты и объясните принцип её работы.

11. В каких устройствах находит применение преобразователь часто­ты?

12. Изобразите схему супергетеродинного приемника и укажите, ка­кими достоинствами он обладает по сравнению с приёмником прямого усиления.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

 
Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...