Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Описание лабораторной установки.

В лабораторной работе используется блок №1 лабораторной установки, содержащий транзисторный умножитель частоты, схема которого приведена на рис.4.1.

Рис. 4.1. Транзисторный умножитель частоты.

Нагрузкой транзистора в умножителе частоты служит колебательный контур LС с резонансной частотой f_рез = 16 кГц. Для измерения параметров коллекторного тока транзистора в качестве нагрузки используется резистор R. Переключение нагрузки осуществляется с помощью кнопочных переключателей "ВКЛ " на блоке №1, расположенных под условными обозначениями. При нажатии левой кнопки нагрузкой транзистора служит резистор R, а при нажатии правой кнопки- колебательный контур LC.

Напряжение Е_см устанавливается при помощи регулятора "смещение " и вольтметра Е_см, расположенных в верхней части лабораторной установки в блоке питания и измерений.

При использовании в качестве нагрузки транзистора R, форма входного напряжения повторяет форму коллекторного тока транзистора. При подключении колебательного контура выходной сигнал имеет форму гармонического колебания, т.к. контур выделяет одну из гармонических составляющих сигнала, частота, которой совпадает с резонансной частотой контура.

В лабораторной работе используется генератор низкой частоты (ГНЧ) и двухлучевой осциллограф.

Измерительные приборы и лабораторная установка заземлены, поэтому все соединения выполняются при помощи одножильных проводов. Выход генератора (незаземленная клемма) соединяется со входом 1 умножителя частоты. Вход Y₁ осциллографа соединяется с гнездом 1, вход _Y₂ c гнездом 5 умножителя частоты. Использование двухлучевого осциллографа позволяет выполнять совместное наблюдение осциллограмм на входе и на выходе.

Лабораторное задание.

1. Собрать схему лабораторной работы, установить электрический режим умножителя и определить резонансную частоту колебательного контура.

2. Исследовать влияние напряжения смещения на угол отсечки тока.

3. Наблюдать явление умножения частоты в 2 раза, и исследовать зависимость амплитуды выходного напряжения от угла отсечки.

Методические указание.

1. Собрать схему лабораторной установки, установить электрический режим умножителя и определить резонансную частоту колебательного контура.

1.1. Включить лабораторную установку и измерительные приборы.

1.2. Соединить выход генератора НЧ (незаземленная клемма) со входом 1 умножителя частоты.

1.3. Включить колебательный контур LC в качестве нагрузки транзистора, для этого нажать правую кнопку переключателя нагрузок.

1.4. Установить напряжение смещения Е_см, =2 В.

1.5. Установить на выходе генератора колебание с амплитудой U = 0,5В по измерительному прибору генератора НЧ с частотой f = 16 кГц.

1.6. Подключить вход Y₁ осциллографа к гнезду 1, а вход Y₂ к гнезду 5 умножителя частоты. Синхронизация осциллографа осуществляется в режиме " внутр. 1".

1.7. Получить в верхней части экрана осциллографа осциллограмму входного колебания, а в нижней- выходного. Осциллограммы должны содержать по 2-3 колебания (периода).

1.8. Вращая ручку установки частоты ГНЧ добиться наибольшей амплитуды выходного колебания. При точной настройке в резонанс сдвиг фаз между верхней и нижней осциллограммами равен нулю.

1.9. Записать значение резонансной частоты со шкалы установки генератора.

2. Исследовать влияние напряжения смещения на угол отсечки тока.

2.1. Оставить подключенными к умножителю частоты генератор и осциллограф, и включить резистор R в качестве нагрузки транзистора нажатием левой кнопки переключателя нагрузок транзистора.

2.2. Установить на выходе генератора колебание с амплитудой 0,5В и частотой, равной резонансной частоте колебательного контура.

2.3. Изменяя напряжение от 0 до 3 В наблюдать изменение формы колебаний на выходе схемы. При напряжении смещения Е_см = 1В выходное колебание близко по форме к гармоническому. При увеличении напряжения до 3В происходит ограничение (отсечка) колебания. Графики, поясняющие процесс ограничения, показаны на рис.4.2.

Рис. 4.2. Процесс ограничения.

Для определения угла отсечки q в градусах по осциллограмме выходного колебания требуется измерить в клетках шкалы экрана осциллографа интервалы Т и t. Угол отсечки определяется соотношением

(4.1)

2.4. Изменяя напряжение смещения выполнить 10-12 измерений угла отсечки. Диапазон изменений напряжения смещения определяется изменением угла отсечки от 180° до q ° (Е_см=1..3В, шаг выбирается равным 0,1... 0,2 В). Данные измерений величин и Т занести в таблицу 4.1. Таблицу дополнить расчетом углов отсечки, выполненных по соотношению (4.1).

Таблица 4.1.

Е_см,В -1,2 -1,4 -1,6 -1,8 ……. -2,4 -2,6 -2,8 -3

Т

t

q

Построить график зависимости угла отсечки от напряжения смещения.

3. Наблюдать явление умножения частоты в 2 раза и исследовать зависимость амплитуды выходного напряжения от угла отсечки.

3.1. Оставить подключенными к умножителю частоты генератор и осциллограф. Установить на выходе генератора колебание с амплитудой 0,5В и частотой, в 2 раза меньше резонансной частоты колебательного контура LC.

3.2. Включить колебательный контур LC в качестве нагрузки транзистора и плавно уменьшая напряжение смещения от 5 В, добиться максимального значения амплитуды исследуемой гармоники. Построить частоту генератора НЧ для более точной настройки в резонанс.

3.3. Зарисовать одну под другой осциллограммы колебаний на входе и выходе умножителя частоты. Записать напряжение смещения и величину амплитуды входного напряжения.

3.4. Подготовить таблицу для записи результатов измерений и расчетов (табл.4.2).

Таблица 4.2.

Коэффициент умножения n=f_вых/f_вх=2

Е_см,В 2,8 2.6 …………….. 1,6 1,4 1,2

U_n(B)

U_max(B)

q

a_n

3.5. Определить границы изменения напряжения смещения, между которыми происходит явление умножения частоты.

3.5.1. Перемещая ручку регулятора смещения вправо, определить и записать напряжение смещения- Е_макс, при котором амплитуда исследуемой гармоники становится равной нулю.

3.5.2. Плавно перемещая ручку регулятора смещения влево наблюдать изменение амплитуды исследуемой гармоники и определить напряжение смещения- Е_мин, при котором вновь амплитуда становится равной нулю.

Примечание: для второй гармоники величина Е_мин определяется по исчезновению колебания с наименьшей амплитудой. Обратите внимание на то, что при умножение частоты в 2 раза в осциллограмме наблюдается колебания с разной амплитудой.

3.6. Изменяя напряжение смещения от - Е_макс до Е_мин с шагом 0,1...0,2В определить и записать в таблицу амплитуду исследуемой гармоники U_n и амплитуду импульсного напряжения. Величина U_n измеряется в клетках экрана осциллографа по вертикали при использовании в качестве нагрузки транзистора колебательного контура LC, а величина U_max - при использовании резистора R. При каждом значении напряжения смещения необходимо измерять поочередно обе величины. Величины град q и a_n определяются при составлении отчета.

Метод расчета коэффициента угла отсечки.

Коэффициент угла отсечки равен: a_n= I_n/I_max, (4.2)

где I_max - максимальное значение тока, протекающего через нелинейный элемент (транзистор);

I_n - амплитуда “n”^ой гармонической составляющей тока.

Вместо измерений значений I_max и I_n в лабораторной работе измеряются пропорциональные им значения напряжений U_max и U_n. При измерении U_max нагрузкой транзистора служит резистор R, падение напряжения на котором

U_max = I_max R. (4.3)

При измерении амплитуды I_n “n”^ой гармоники коллекторного тока используется колебательный контур. Гармоническая составляющая тока, частота которой совпадает с резонансной частотой контура, создает на нем падение напряжения

U_n = I_n R_ое, (4.4)

где R_oe - активное сопротивление колебательного контура при резонансе.

С учётом выражений (2.3) и (2.4) коэффициент угла отсечки можно определить следующим образом:

. (4.5)

Численное значение коэффициента пропорциональности К может быть определено при обработке экспериментальных данных.

Коэффициент К в соотношении 2.5 может быть определен по экспериментальным данным пп. 3.2-3.6. В результате их выполнения становятся известны значения U_max и U_n в режиме работы без отсечки (q=180°). Составляя их отношение и учитывая, что при (q=180°), из соотношения (4.5) получим

К = U_max / U_n при q=180° (4.6)

Значение угла отсечки определяется по графику, построенному по результатам таблицы 4.1.

Содержание отчета. Отчет должен содержать:

1. Принципиальную схему исследуемого умножителя частоты.

2. Таблицу 2.1 измерений и график зависимости a_n (q).

3. Выводы о степени совпадения экспериментальных результатов определения зависимости a_n (q) с теоретическими.

Контрольные вопросы.

1. При каком виде аппроксимации для гармонического анализа используется метод угла отсечки?

2. Поясните, используя метод трех координатных плоскостей, явление отсечки тока в нелинейном элементе. Дайте определение угла отсечки.

3. Что называют коэффициентами угла отсечки? От чего они зависят?

4. Каким отношением связаны коэффициент угла отсечки, амплитуда тока I_n "n-ой" гармоники и максимальное значение импульса тока?

5. При каких значениях углов отсечки амплитуды гармоник тока достигают максимальных значений?

6. Приведите методику расчета амплитуд гармоник тока через нелинейный элемент при использовании метода угла отсечки.

7. Какое преобразование сигнала называют " умножением частоты"? В каких устройствах и для каких целей используется умножение частоты?

8. Поясните, почему умножение частоты может быть произведено в нелинейной цепи? Изобразите схему умножителя частоты на транзисторе.

9. Как достигается умножение частоты в большее число раз?

10. Что называют оптимальным умножением частоты? Приведите примеры вольтамперных характеристик нелинейных элементов, используемых в оптимальных умножителях частоты.

11. В чём преимущество использования нелинейных реактивных элементов в умножителях частоты перед нелинейными активными элементами?

12. Поясните возможность построения умножителей частоты на основе использования параметрических элементов.

13. Поясните методику определения значения углов отсечки, используемую в настоящей работе.

14. Поясните методику определения зависимости коэффициентов угла отсечки от значений угла отсечки, применяемую в настоящей лабораторной работе

Список литератур

1. М. Птачек “Цифровое телевидение. Теория и техника”. – Москва: Радио и связь, 1990.

2. Е. И. Джакония “Телевидение” – Москва: Радио и связь, 2002 (Раздел 5 “Основы цифрового телевидения”).

3. Э. Айфичер, Б. Джервис “Цифровая обработка сигналов” – Москва, 2004.

4. Ю. А. Ковалгин “Цифровое кодирование звуковых сигналов” – СПб, 2004.

5. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. – М.: Радио и связь, 1996, с.768.

6. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства. – М.: Радио и связь,1983, с.264.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 56

Воспользуйтесь поиском по сайту: