Модернизация лабораторного стенда для исследования характеристик АМ-ЧМ приемника (стр. 4 из 8)

- построить амплитудную характеристику ограничителя

U_{вых.огр.}=f(U_вх)

Характеристики амплитудного ограничителя на транзисторах рассчитывается по формуле:

Рекомендуется следующая последовательность расчетов:

- при аппроксимации характеристики транзистора вида рисунка 3.1.3 I_к=Ψ(U_вх) найти крутизну ее наклонного участка S и напряжение отсечки U_o;

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

- для выбранных cosθ (и, следовательно, U_вх) по формуле (1) рассчитать значения U_{вых.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 U_вх, при которых cosθ< 0,1, можно считать амплитуду первой гармоники тока коллектора приблизительно постоянной и равной

- при всех U_вх ≤ U_о, 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

U_вых=±I₁R_эK_дΨ(α , β)

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

R_э – 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 U_вх при отсутствии модуляции равным 20-30 мВ. Установить частоту ГС равной резонансной частоте контура ограничителя f_o. 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

U_вх ограничителя, мВ

U_вых 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 Δfмежду 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 Δf_о 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

f_чд, кГц

U_вых.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 К_д=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 U_выхчд=ξ(f_пч) и f_гет=φ(U_выхчд). Результаты занести в таблицу 3.2.1. При измерении частоты гетеродина частотометр подключается к гнезду КТ4. Значения f_пчо=f_пч=465 кГц при U_выхчд=U_о; f_гето=f_гет при U_д=U_oгде U_o– постоянное напряжение на варикапе, измеряемое на гнезде Х4 при положении «выкл» тумблера «АПЧ».

По результатам экспериментов построить графики зависимостей Δf_гет=ξ(U_выхчд), U_выхчд =φ(Δ f_пч).

По графикам определить статическую крутизну управителя

S_у= Δf_гет/ ΔU_выхчд, и различителя S_д= ΔU_выхчд/ Δf_пч

для линейных участков снятых характеристик.

Коэффициент автоподстройки К_апч вычисляется по формуле

К_апч=1+ S_у S_д

Таблица 3.2.1