 |
|
Лабораторное задание и методические указания
1. Исследовать резистивный нелинейный усилитель: получить и зарисовать осциллограммы выходного напряжения при Uсм = U1 для амплитуд входного колебания Um =0.7Umкр. Для этого:
1.1. Подготовить и включить приборы и лабораторный стенд. Собрать схему исследования, в качестве нагрузки транзистора включить резистор R1.
Установить заданное смещение рабочей точки транзистора, для чего подключить вольтметр GDM 8246 (в режиме измерения постоянного напряжения - DCV) параллельно сопротивлению нагрузки (R1 =3 кOм). По падению напряжения на этом сопротивлении измерить ток стока. Изменяя смещение ручкой VСМ, установить необходимый ток покоя (1 мА).
Установить частоту колебаний генератора GFG 8515A равной резонансной частоте контура fp.
Подключить генератор к гнездам Вх. ВЧ . Подключить осциллограф GOS 620FG левым входом к затвору транзистора, правым - к стоку транзистора.
1.2. Устанавливая последовательно амплитуду переменного напряжения на затворе транзистора Um = 0.2UmкpиUm= 0.7Umкp, получить и зарисовать осциллограммы напряжения на выходе нелинейного резистивного усилителя.
2. Снять колебательную характеристики нелинейного резонансного усилителя без автосмещения при напряжении смещения U1 (ток стока транзистора равен 1 мА).
2.1. Включить параллельный контур в нагрузочную цепь усилителя. Наблюдая при помощи осциллографа за выходным напряжением, настроить контур в резонанс ручкой «С».
2.2. Изменяя выходное напряжение генератора, снять зависимость выходного напряжения исследуемого усилителя от входного. На выходе и на входе напряжение измерять осциллографом. Входное напряжение изменять в диапазоне от 0,05Umкp до 3Umкp.
3. Исследовать нелинейный резонансный усилитель в режиме удвоения частоты. Получить и зарисовать осциллограмму напряжения на выходе в этом режиме. Определить коэффициент усиления. Для этого:
3.1. Установить амплитуду входного колебания Um = Umкp .
Перестраивая контур, добиться резонанса контура на частоте второй гармоники.
3.2. Изменяя выходное напряжение генератора, снять зависимость выходного напряжения исследуемого усилителя от входного (измерить колебательную характеристику по второй гармонике).
3.3. Подобрать смещение и амплитуду напряжения на выходе генератора, соответствующие максимуму второй гармоники. Зарисовать осциллограмму выходного напряжения. Определить коэффициент усилителя – удвоителя частоты.
4. Собрать схему усилителя с автосмещением, для чего в цепь истока включить сопротивление R7 и емкость C7. Измерить колебательную характеристику усилителя с автосмещением.
4.1. Установить ток стока транзистора равным 1 мА. Для этого подключить вольтметр GDM 8246 (в режиме измерения постоянного напряжения - DCV) параллельно сопротивлению R7 (R7 = 3 кOм). Изменяя смещение ручкой VСМ, установить падение напряжения на R7 равным 3 В.
4.2. Настроить колебательный контур на частоту первой гармоники.
4.3. Снять зависимость выходного напряжения от входного, подобно п. 2.2., изменяя входное напряжение в тех же пределах.
4.4. Определить по результатам измерений колебательных характеристик усилителя без автосмещения и с автосмещением амплитуды входных напряжений, соответствующие критическому режиму.
Указания к отчету
Отчет должен содержать:
· результаты расчетов, полученные при выполнении домашнего задания;
· принципиальную схему нелинейного резонансного усилителя;
· графики колебательных характеристик, полученных экспериментально и рассчитанных во всех исследованных режимах.
· осциллограммы напряжений на выходе нелинейного резистивного усилителя при различных углах отсечки и напряжений на выходе удвоителя частоты;
· выводы и оценку полученных результатов.
2.6. Контрольные вопросы и задания для самопроверки
1. Поясните принцип работы нелинейного резонансного усилителя.
2. Чем определяется выбор функций для аппроксимации характеристик нелинейных элементов?
3. Как определить параметры полинома при использовании степенной аппроксимации?
4. Как зависит угол отсечки от напряжения смещения и амплитуды возбуждения?
5. Изобразите временные диаграммы тока стока и напряжения на контуре в недонапряженном и перенапряженном режимах нелинейного резонансного усилителя? Чем объясняются имеющиеся отличия?
6. Как определить амплитуды первой, второй и т.д. гармоник тока стока при степенной (полиномиальной) аппроксимации характеристик транзистора?
7. Чем определяется напряженность режима нелинейного резонансного усилителя ?
8. Чему равен коэффициент усиления нелинейного резонансного усилителя при угле отсечки q = 90° ?
9. Как изменяется колебательная характеристика при уменьшении или при увеличении: a) Eс , б)Uсм , в) R0?
10. Изобразите временные диаграммы тока стока и напряжений на затворе и на стоке в схемах удвоителя и утроителя частоты.
11. Как следует выбирать угол отсечки тока стока в умножителях частоты при работе с постоянной амплитудой возбуждения?
12. Каковы энергетические преимущества режима с отсечкой тока?
Литература: [ 1, с.220-229]; [2, с.283 –298, 300-304]; [3, с. 333-336];
[4, с.86-87, 188-194, 333-336]; [5, с. 62- 68, 72-79 ].
Список литературы
1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1986.
2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Советское радио, 1977.
3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 1983.
4. Радиотехнические цепи и сигналы / Под ред. К.А. Самойло. М.: Радио и связь, 1982.
5. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей. М.: Радио и связь, 1982.
6. Богачёв В.М. , Никифоров В.В. Транзисторные усилители мощности. М.: Энергия, 1978.
7. Вольтметр универсальный цифровой GDM-8245, GDM-8246. Руководство по эксплуатации. Москва, 2008.
8. Осциллографы универсальные GOS-620/ GOS-620FG. Руководство по эксплуатации. Москва, 2008.
9. Генератор сигналов специальной формы SFG-2004, SFG-2104, SFG-2007, SFG-2107, SFG-2010, SFG-2110. Руководство по эксплуатации. Москва, 2008.
10. Генераторы сигналов специальной формы GFG-8215A/ GFG-8216A/ GFG-8217A/ GFG-8219A/ GFG-8250A/GFG-8255A. Руководство по эксплуатации. Москва, 2008.
Приложение1