Реферат: Модернизация лабораторного стенда для исследования характеристик АМ-ЧМ приемника

где   dэ1 – эквивалентное затухание первого контура с учетом влияния шунтирующих диодов;

 dэ2 – эквивалентное затухание второго контура.

-     по найденным Uвых.огр., R’э, β и заданной крутизне транзистора VT1 рассчитать ряд значений амплитуд входного напряжения, соответствующих выбранным cos θ и, следовательно,  Uвых.огр., пользуясь соотношением

Uвх= Uвых.огр.(1+ β21)/(S R’э1)

где S – крутизна характеристики коллекторного тока транзистора.

-     построить амплитудную характеристику ограничителя

Uвых.огр.=f(Uвх)

        Характеристики амплитудного ограничителя на транзисторах рассчитывается по формуле:

Рекомендуется следующая последовательность расчетов:

- при аппроксимации характеристики транзистора вида рисунка 3.1.3  Iк=Ψ(Uвх) найти крутизну ее наклонного участка S и напряжение отсечки Uo;

- задаваясь рядом значений угла отсечки (cos θ = 1 ; 0,8 ; 0,6 ; 0,4 ; 0,2 ; 0,1) найти соответствующие им значения амплитуды входного напряжения Uвх= Uо/cos θ, Uо=|U1|=U2 на рисунке 3.1.3;

- для выбранных cos θ (и, следовательно, Uвх) по формуле (1) рассчитать значения Uвых.огр., предварительно вычислив резонансное сопротивление первого контура Rэ1=1/ωоСэ1dэ1, и, используя значения функции                    , приведенные в таблице 3.1.2.

Таблица 3.1.2

cos θ	1	0,8	0,6	0,4	0,2	0,1
	1	0,9	0,72	0,485	0,25	0,13

- для всех Uвх, при которых cos θ < 0,1, можно считать амплитуду первой гармоники тока коллектора приблизительно постоянной и равной            

- при всех Uвх ≤ Uо, то есть в отсутствие ограничения, рассчитываемое устройство имеет резонансный коэффициент усиления, равный:

Характеристики частотного детектора рассчитываются с помощью обобщенных кривых Ψ(α , β), рисунок 3.1.4

- на обобщенной характеристике, соответствующей заданному β, выбрать 5-6 точек и найти их абсциссы и ординаты;

- найденные абсциссы выбранных точек выразить в значениях расстроек

- выходные напряжения частотного детектора, соответствующие выбранным точкам обобщенной характеристики, рассчитывают, подставляя найденные значения ординат функции Ψ(α , β), в формулу

Uвых=±I1RэKдΨ(α , β)

где   Kд – заданный в п.    коэффициент передачи  диодных амплитудных детекторов;

        Rэ – резонансное сопротивление колебательных контуров частотного детектора, рассчитываемое на основании исходных данных;

        I1 – амплитуда первой гармоники тока коллектора транзистора VT1.

        При расчете I1 надо полагать, что амплитуда входного напряжения частотного детектора во много раз больше порога ограничения и поэтому I1=                 (см. характеристику на рисунке 3.1.3)

        2) Экспериментальная часть – производится следующим образом.

Перед началом работы собрать схему, представленную на рисунке 3.1.1. Включить питание генератора сигналов, вольтметров, осциллографа и лабораторной установки.

Пробник вольтметра переменного напряжения В1 подключить к гнезду Х1 лабораторного макета. Пробник вольтметра В2 подключить к гнезду Х2.

Рисунок 3.1.1 - Схема для исследования амплитудного ограничителя

Подвести сигнал от генератора сигналов ГС к гнезду Х1 макета, установив входное напряжение Uвх при отсутствии модуляции равным 20-30 мВ. Установить частоту ГС равной резонансной частоте контура ограничителя fo. Плавно изменяя входное напряжение от ГС от 20 мВ до 3 В, снять 7-10 значений напряжения на выходе ограничителя. Результаты занести в таблицу 3.1.3

Таблица 3.1.3

Uвх ограничителя, мВ
Uвых ограничителя, мВ

Для снятия характеристик частотного детектора необходимо собрать схему, представленную на рисунке 3.1.2. Соединить гнезда Х2 и Х3, к гнезду Х4 подсоединить вольтметр переменного тока В2.

Вначале определяют расстройку Δf между центральной частотой частотного детектора f0=f01=f02 – частотой входного сигнала, при прохождении которой выходное напряжение ЧД изменяет знак, обращаясь в нуль – и

Рисунок 3.1.2 -   Схема для исследования частотного детектора.

Рисунок  3.1.3

Рисунок 3.1.4

частотой f, на которой выходное напряжение частотного детектора достигает максимума Δf=|f - f0|. Устанавливают амплитуду входного сигнала от ГС около 500 мВ.

Затем снимают характеристику ЧД, задавая равные приращения частоты в пределах от 0 до ±2 Δfо так, чтобы каждую ветвь характеристики ЧД можно было построить по 6-7 точкам. Полученные результаты заносятся в таблицу 3.1.4

Таблица 3.1.4

fчд, кГц
Uвых.чд, мВ

Экспериментальную и расчетную характеристики исследуемых узлов строят на одном графике.

Содержание отчета

Отчет по работе должен содержать цель работы, схему лабораторной установки, расчет характеристик амплитудного ограничителя и частотного детектора, таблицы расчетных и экспериментальных данных, графики расчетных и экспериментальных зависимостей, результаты сопоставления расчетных полученных в ходе эксперимента характеристик с указанием возможных причин расхождения эксперимента с расчетными данными.

Контрольные вопросы

1. Объясните принцип работы амплитудного ограничителя с шунтирующими диодами.

2. От чего зависит порог ограничения амплитудного ограничителя  с шунтирующими диодами?

3. Почему рабочая часть характеристики амплитудного ограничителя с шунтирующими диодами не может быть горизонтальной и от чего зависит ее наклон?

4. Объясните принцип действия транзисторного амплитудного ограничителя.

5.  От чего зависит порог ограничения транзисторного амплитудного ограничителя?

6. Объясните принцип действия балансного частотного детектора со связанными контурами.

        7. Как и почему изменяется форма характеристики частотного детектора при изменении коэффициента связи между контурами?   

        8. От чего зависит крутизна характеристики частотного детектора?

        9. От чего зависит протяженность рабочего участка характеристики частотного детектора?

        10. Чем определяется эквивалентное затухание каждого из контуров?

        11. Нарисовать форму напряжений на входе ЧД, на входе первого АМ детектора, на входе второго АМ детектора при изменении частоты подводимого колебания.

Исходные данные для расчетов:

-     резонансная частота контуров ограничителя и детектора 465 кГц;

-     эквивалентная емкость контуров Сэ=220 пФ;

-     эквивалентные затухания контуров dэ=0,05;

-     крутизна характеристики транзистора VT1 в рабочей точке на рабочей частоте S=15 мА/В;

-     коэффициент передачи по напряжению каждого из диодных детекторов Кд=0,8.

Остальные данные, необходимые для расчетов, приведены в литературе.

Фактор связи β в интервале 1,0…2,5 задается преподавателем.

3.2 Разработка методики  исследования системы автоматической подстройки частоты

        Для исследования системы автоматической подстройки частоты (АПЧ) с помощью модернизированного лабораторного стенда рекомендуется следующая методика. Она представлена в виде методических указаний к проведению лабораторных работ.

        Целью данной работы является определение основных характеристик системы автоподстройки частоты следящего типа; коэффициента автоподстройки, полосы схватывания, статической характеристики управления частотой гетеродина и остаточной расстройки,  полосы удержания.

        Структурная схема системы АПЧ приведена на рисунке 3.2.1.

       

Рисунок 3.2.1 – Структурная схема системы АПЧ

        Рабочее задание на лабораторную работу:

1.  Снять статические характеристики управителя-частотного детектора;

2.  Снять резонансную характеристику преобразователя без АПЧ и с АПЧ, определить полосу удержания и полосу схватывания.

К п.1. Соединить гнезда   КТ5 с Х1, Х2 с Х3, тумблер «АПЧ» поставить в положение «вкл».

        К гнезду КТ4 присоединить генератор сигналов и частотометр, установить частоту немодулированного входного сигнала около 400 кГц  амплитудой  10-15 мВ.

        К гнезду Х4 подключить милливольтметр постоянного напряжения.

        Включить питание всех приборов.

        Плавно меняя частоту генератора, снять характеристики Uвыхчд=ξ(fпч) и fгет=φ(Uвыхчд). Результаты занести в таблицу 3.2.1. При измерении частоты гетеродина частотометр подключается к гнезду КТ4. Значения fпчо=fпч=465 кГц при Uвыхчд=Uо; fгето=fгет при Uд=Uo где Uo – постоянное напряжение на варикапе, измеряемое на гнезде Х4 при положении «выкл» тумблера «АПЧ».

        По результатам экспериментов построить графики зависимостей Δfгет=ξ(Uвыхчд), Uвыхчд =φ(Δ fпч).

По графикам определить статическую крутизну управителя

Sу= Δfгет/ ΔUвыхчд, и различителя Sд= ΔUвыхчд/ Δfпч

для линейных участков снятых характеристик.

         Коэффициент автоподстройки Капч вычисляется по формуле

        Капч=1+ Sу Sд

        Таблица 3.2.1

fпч, кГц
Uвыхчд, В
fгет, кГц
Δ fпч, кГц
Δ Uвыхчд, В

К п.2. Тумблер «АПЧ» выключить. Установить на генераторе сигналов частоту в районе 4,5 Мгц, амплитуду сигнала на выходе 1-1,5 мВ, подать ее на гнездо КТ2, подключить вольтметр переменного тока к гнезду КТ5. Установить регулятор «Частота гетеродина» в среднее положение.

        Плавно меняя частоту генератора или вращением ручки «Частота гетеродина» настроиться в резонанс по максимуму показаний вольтметра. Снять значение напряжения на вольтметре U1.

        Плавно перестраивая генератор, снять резонансную характеристику преобразователя  Uвых=F(fc), начиная с уровня U1/10 и заканчивая таким же уровнем. Результаты занести в таблицу 3.2.2.

        Тумблер «АПЧ» поставить в положение «ВКЛ». Снять резонансную характеристику с включенной системой автоподстройки частоты. Результаты занести в таблицу 3.2.3. С АПЧ характеристика снимается дважды:

а – при увеличении частоты;

б – при уменьшении частоты.

Таблица 3.2.2  - Характеристики без АПЧ

fc, кГц
Uвых, В

Таблица 3.2.3 – Характеристики с АПЧ

fc, кГц
Uвых, В	а
Uвых, В	б

        Построить все отснятые резонансные кривые на одном графике, откладывая по оси ординат отношение напряжения при расстройках к максимальному (резонансному) значению напряжения на выходе, а по оси абсцисс абсолютные значения частоты входного сигнала. Пользуясь этими кривыми, построить характеристику АПЧ: зависимость отклонения промежуточной частоты относительно номинального значения остаточной расстройки от отклонения частоты входного сигнала относительно частоты точной настройки. Для этого из точки произвольного значения частоты восстановить перпендикуляр до пересечения с резонансной характеристикой, снятой с АПЧ, и определить относительную величину входного сигнала, соответствующую данной частоте или данной начальной расстройке: Δfн=fс1-fс0

где   fс1 – произвольное значение частоты;

        fс0 – частота сигнала, соответствующая точной настройке.

        Абсцисса точки пересечения прямой, проведенной через эту точку параллельно оси абсцисс и резонансной характеристикой, снятой без АПЧ, будет определять остаточную расстройку по формуле:

Δfс=fс2-fс1

где   fс2 – частота сигнала, определенная в результате последнего построения. Пользуясь построенной характеристикой АПЧ, определить коэффициент автоподстройки, полосу схватывания и полосу удержания.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6