Лабораторная работа 5
Работа добавлена на сайт samzan.net:
ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ
Лабораторная работа № 5
"Амплитудные модуляция и детектирование"
Схема работы и измерительная аппаратура
В работе используется универсальный стенд со сменным блоком НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ.
Амплитудный модулятор и детектор изображены на сменном блоке.
Амплитудный модулятор построен следующим образом. В качестве нелинейного элемента выбран полевой транзистор, работающий с отсечкой импульсов тока в цепи стока, находящийся в линейном режиме. В качестве фильтра, отбирающего необходимые составляющие АМ-сигнала, используется колебательный контур, настраиваемый в резонанс на частоту несущего колебания (около 14 - 15 кГц).
Нагрузки в цепи стока транзистора: R (нажать) - для исследования формы тока стока; LC (нажать при отжатом Rш) - высокодобротный колебательный контур; LC (нажать при нажатом Rш) - низкодобротный колебательный контур.
В качестве источника несущего колебания используется встроенный генератор звуковой частоты, подключаемый ко входу 1 сумматора.
Источник низкочастотного модулирующего колебания с частотой 1 кГц должен быть подключен ко входу 2 сумматора.
Смещение обеспечивается внутренним встроенным источником ЭДС смещения отрицательной полярности, регулятор которого находится на правой части стойки и в начале исследований должен быть отведен в крайнее левое положение (открытый транзистор). По мере увеличения смещения транзистор запирается, и ток через него не идет. Смещение позволяет регулировать и фазу сигнала, в которой происходит отсечка импульсов тока стока.
Во входной цепи полевого транзистора находится сумматор, на входы которого поступают низкочастотное напряжение , высокочастотное напряжение несущей и напряжение смещения . С выхода сумматора результирующее переменное напряжение поступает на вход транзистора. Если , то транзистор закрыт, и ток в цепи стока не течет, т.е. происходит отсечка тока. В противном случае ток в цепи стока представляет собой импульсы разной длительности и высоты. Такой сигнал имеет достаточно сложный спектр, из которого с помощью колебательного контура выделяют 3 компоненты: несущую (т.е. первую гармонику тока стока - на частоте ) и две боковых (на частотах и ).
Наблюдая вид выходного напряжения, снимаемого с колебательного контура, можно определить коэффициент модуляции следующим образом:
.
Амплитудный модулятор характеризуется статической модуляционной характеристикой - зависимостью амплитуды первой гармоники выходного тока транзистора от приложенного постоянного смещения.
Амплитудный детектор построен на диоде, в качестве фильтра используется RC (интегрирующая) цепь, представляющая собой последовательное соединение сопротивления диода, параллельного нагрузке, и емкости Cн. Переключатель "СН" дает возможность изменять в широких пределах постоянную времени RC-цепи. Изображенный на схеме микроамперметр находится в правой части приборной панели наверху стенда.
Источником АМ сигналов для детектора автоматически служит модулятор, который при этом следует настроить для оптимального режима.
Двухполярное АМ-напряжение поступает на вход детектора. Так как диод открыт только при напряжениях положительной полярности, то в моменты времени, соответствующие отрицательным напряжениям, ток через него не течет. Конденсатор в интегрирующей цепи заряжается в соответствии с постоянной времени цепи в те моменты, когда диод открыт, и разряжается в паузах между импульсами тока, прошедшего через диод. Полученное на выходе низкочастотное напряжение сопровождается паразитными пульсациями.
Амплитудный детектор характеризуется детекторной характеристикой - зависимостью амплитуды постоянной составляющей напряжения на выходе детектора от амплитуды высокочастотного напряжения на его входе.
Измерение напряжений проводится встроенным цифровым вольтметром. Помните, что он измеряет эффективные значения напряжения, а не амплитуду.
Задание
1. Настройте колебательный контур АМ в резонанс. Подать на один из входов сумматора напряжение около 0,5 В от встроенного звукового генератора (14...15кГц). Напряжение с контрольной точки 3 подать на вход У осциллографа. Убедиться, что сигнал гармонический. Изменяя частоту генератора ручками "грубо" и "плавно", добиться резонанса в колебательном контуре. Резонанс также можно зафиксировать по максимальному отклонению стрелки микроамперметра стенда. Запишите резонансную частоту.
2. Снять статическую модуляционную характеристику АМ. Подайте на вход АМ только ВЧ напряжение амплитудой U=0,5 В. Контур должен быть высокодобротным (Rш отжать, LC нажать). Снять зависимость выходного напряжения АМ от ЭДС смещения на резонансной частоте контура. Рассчитать первую гармонику тока стока по формуле: IС1= UВЫХ / RЭО, где RЭО=1 кОм – сопротивление контура на резонансной частоте. Повторить измерения и расчеты для амплитуды ВЧ напряжения U=1,0 В. На одном графике построить обе зависимости IС1=1(ЕСМ) при U=0,5В и IС1=2(ЕСМ) при U=1,0В.
3. Определить оптимальный режим модулятора.
а) Из двух полученных в п. 2 выбрать статическую модуляционную характеристику с наиболее протяженным линейным участком. Записать оптимальную амплитуду несущей .
б) На выбранной характеристике определить и записать середину линейного участка, соответствующую рабочей точке , и максимальную амплитуду низкочастотного модулирующего напряжения UmМАХ так, чтобы модуляция осуществлялась без заметных искажений (полуразмах линейного участка).
4. Исследование оптимального режима АМ. Установить найденную оптимальную амплитуду НЧ сигнала UmМАХ на выходе гнезда "1 кГц" блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ и подать его на вход 2 сумматора. Установить смещение ЕСМОПТ. Подать на вход 1 сумматора несущее напряжение выбранного значения .
Снять 6 временных диаграмм на входах и выходе модулятора (масштаб по оси времени сохраняется неизменным):
входной сигнал низкой частоты (вход 2 сумматора);
входной сигнал несущей частоты (вход 1 сумматора);
суммарный входной сигнал (выход сумматора);
форма тока стока iС(t)(контрольная точка КТ2, кнопка "R" нажата);
выходное напряжение при высокой добротности контура (контрольная точка КТ3, LC нажата, Rш отжата);
выходное напряжение при низкой добротности контура (при нажатой кнопке "LC" и нажатой " RШ").
По полученным осциллограммам выходного напряжения определяется и фиксируется в таблице 1 глубина модуляции m.
Таблица 1
|
Режим |
Глубина модуляции m |
|
|
Низкая добротность контура |
Высокая добротность контура |
|
|
Оптимальный: = , UmМАХ = |
||
|
Не оптимальный 1: = , UmМАХ = |
||
|
Не оптимальный 2: = , UmМАХ = |
||
|
Не оптимальный 3: = , UmМАХ = |
5. Исследование неоптимальных режимов. Наблюдать диаграммы искаженных колебаний на выходе и внести значения глубины модуляции в таблицу 1 для неоптимального режима при высокодобротном и низкодобротном контурах в цепи стока при напряжениях, отличных от оптимальных: режим 1: ЕСМ = ЕСМ ОПТ +1В; режим 2: ЕСМ = ЕСМ ОПТ -1В; режим 3: ЕСМ = ЕСМ ОПТ, но U 2 UМАХ. Сделать выводы.
6. Исследование АД. Вновь установить оптимальный режим модулятора.
Наблюдать влияние емкости нагрузки на процесс детектирования.
Под осциллограммой АМ-колебания, полученного на выходе АМ в оптимальном режиме с сохранением масштаба и соответствия моментов времени зарисовать осциллограммы напряжения на выходе детектора при двух любых значениях емкости нагрузки СН (0, 3, 15,30, 300нФ).
7. Снять характеристику детектирования I0(U) (зависимость амплитуды постоянной составляющей тока от высокочастотного напряжения) при действии немодулированных колебаний (m=0, т.е. отключите с входа 2 сумматора АМ низкочастотный сигнал). Ток детектирования измеряется внутренним микроамперметром – при изменении U в пределах до 1В. Особое внимание надо обратить на выявление общего вида характеристики и, в частности, ее начального участка (определить U при одном, двух и трех делениях шкалы микроамперметра).
Отчет должен содержать:
Принципиальные схемы исследования.
Таблицы экспериментальных данных.
Модуляционные характеристики АМ: график 1(ЕСМ) и 2(ЕСМ).
График характеристики детектирования.
Таблицу 1 с коэффициентами модуляции.
Осциллограммы исследованных процессов.
Выводы по всем осциллограммам и всем числовым значениям.
2. Курсовая работа- Обратное действие закона об уголовной ответственности во времени
3. Понятие о частном праве Глава 2
4. I. Облік витрат на виробництво рахунок 23
5. 04 1 Код Форма по ОКУД
6. темах телекоммуникации
7. Memento порусски означает помни
8. Сибирский государственный технологический университет Химия природного сырья.html
9. технологический колледж Рассмотрено
10. за воздействия на них представителей животного мира получившие название вредителей хлебных запасов
11. Транссибирская магистраль
12. Страхование основных и оборотных средств предприятия
13. ВВЕДЕНИЕ Возникновение и развитие сети Интернет оказало влияние на все сферы жизни общества в том числе и н
14. ва по коэф. закрепления операции- Где О общее число выполняемых операций; Ср число рабочих мест станков
15. Реферат- Отличия ветхозаветной религии от других вероисповеданий.html
16. Реферат- Белое и красное движение на Дальнем Востоке
17. Контрольная работа 2 по дисциплине Компьютерная электроника Выполнила студентка Гр
18. Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и
19. Доклад- О камеральной налоговой проверке
20. Города состоят из районов в каждом районе есть свои названия улиц на каждой улице находятся жилые дома кот