Аппроксимация характеристик нелинейных элементов радиотехнических цепей
Работа из раздела: «
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника»
/
/
1. Цель работы
Ознакомление с методами аппроксимации характеристик нелинейных элементов радиотехнических цепей; изучение методов гармонического анализа колебаний в нелинейных цепях; экспериментальные исследования преобразования спектров колебаний в нелинейных резистивных цепях.
2. Описание лабораторной установки
нелинейный колебание частота сигнал
Рис. 2.1. Структурная схема лабораторной установки
В состав лабораторной установки входят источник постоянного напряжения смещения (Есм) и генератор гармонических колебаний (G). Напряжение смещения регулируется с помощью ручки «смещение», расположенной на лицевой панели лабораторной установки, и измеряется вольтметром В7-26, подключаемым к клемме К2. Генератор G посредством переключател В1 может быть подключен к входу исследуемой нелинейной цепи или отключен от него. Выходная клемма генератора и ручки регулировки амплитуды и частоты генерируемых колебаний расположены на передней панели блока управления лабораторной установкой.
Переменная составляющая напряжения на входе исследуемой нелинейной цепи может создаваться также внешним генератором Г4-18А при его подключении к клемме К1. Если включены внешний и внутренний генераторы, то напряжение на входе исследуемой цепи представит собой сумму постоянной составляющей и двух гармонических составляющих с разными амплитудами и частотами. Действующее значение переменных составляющих на входе и выходе цепи измеряются вольтметром В3-38.
Мгновенное значение выходного напряжения можно наблюдать на экране осциллографа. Если нагрузкой является резистор, то напряжение на выходе исследуемой цепи пропорционально переменной составляющей тока в нелинейном элементе, т.е., как и ток состоит из нескольких гармоник. Если же нагрзкой является колебательный контур, то напряжение на выходе цепи пропорционально только одной гармонике тока, попавшей в полосу пропускания контура.
3. Результаты измерений
Задание 1. Измерение эквивалентного сопротивления контура.
Есм=-0,9 В, Uвх= 100 мВ
Uвых= 0,21 В, Твых= 5 мкс
=0.05
Из графика 6.1.:
Крутизна характеристики в рабочей точке: S=.
Эквивалентное сопротивление контура:
кОм
Задание 2. Исследование спектра тока транзистора в режиме больших амплитуд.
Цепь с включенным резистором:
Параметры входного сигнала:
Есм=-2,7 В, Uвх= 1,5 В; S=
Параметры выходного сигнала (осциллограмма выходного сигнала изображена на рисунке 3.2.1.):
tи= 2 мкс, Т= 5 мкс, =
Рис. 3.2.1. Осциллограмма выходного сигнала
Цепь с включенным LC - контуром.
Таблица 3.2.2. Результаты измерений
|
Наименование параметра
|
Результаты измерений
|
Результаты расчетов
|
|
|
Номер гармоники тока
|
1
|
2
|
3
|
1
|
2
|
3
|
|
|
Период, мкс
|
5
|
2,5
|
1,7
|
5
|
2,5
|
1,67
|
|
|
Частота, кГц
|
200
|
400
|
600
|
200
|
400
|
600
|
|
|
Амплитуда, мВ
|
610
|
330
|
120
|
609
|
315
|
122
|
|
|
Расчет гармоник сигнала на выходе цепи:
;
А
Задание 3. Исследование спектра тока транзистора в режиме малых амплитуд.
Параметры входного сигнала:
Есм=-2,0 В, Uвх= 0,3 В; S=
Рис. 3.3.1. Осциллограмма выходного сигнала
Расчет гармоник сигнала на выходе цепи:
Аппроксимация характеристики транзистора:
Результаты измерений
|
Наименование параметра
|
Результаты измерений
|
Результаты расчетов
|
|
|
Номер гармоники тока
|
1
|
2
|
1
|
2
|
|
|
Период, мкс
|
4,8
|
2,5
|
5
|
2,5
|
|
|
Частота, кГц
|
200
|
400
|
200
|
400
|
|
|
Амплитуда, мВ
|
180
|
51
|
175
|
49
|
|
|
Задание 4. Исследование колебаний комбинационных частот.
Параметры входного сигнала генератора Г4-106:
Параметры входного сигнала внутреннего генератора:
Есм=-2,0 В
Параметры выходного сигнала:
Uвых=95 мВ
Tвых=3,3 мкс
4. Выводы
В данной лабораторной работе мною был исследован гармонический метод анализа нелинейных цепей. Были освоены 2 метода анализа - «кратных углов» и «угла отсечки». Результаты исследований совпали с теоретическими расчетами амплитудных спектров.
