11588

Исследование транзисторного генератора с внешним возбуждением

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Исследование транзисторного генератора с внешним возбуждением Цель работы: Ознакомление с принципом работы и расчетом электронного режима транзисторного генератора с внешним возбуждением; изучение формы импульсов коллекторного тока при различных значениях нап...

Русский

2013-04-10

396.42 KB

103 чел.

«Исследование транзисторного генератора с внешним возбуждением»

Цель работы: Ознакомление с принципом работы и расчетом электронного режима транзисторного генератора с внешним возбуждением; изучение формы импульсов коллекторного тока при различных значениях напряжения возбуждения; исследование влияния напряжения возбуждения и напряжения питания на режим генератора.

Описание лабораторной установки

Рисунок 1. Структурная схема установки

 Структурная схема лабораторной установки приведена на рис.1. В ее состав входят: исследуемый макет генератора, задающий генератор, блок питания и блок контроля с измерительными приборами, позволяющими контролировать в генераторе напряжение коллекторного питания , постоянную составляющую коллекторного тока  и измерять эффективное значение напряжения возбуждения . Все три, перечисленные выше, блока объединены в одном корпусе (на схеме выделенном пунктиром). Установка также содержит осциллограф для наблюдения формы импульсов коллекторного тока транзистора и милливольтметр для измерения эффективного значения первой гармоники напряжения  на коллекторе транзистора.

Рисунок 2. Принципиальная схема транзисторного генератора

Принципиальная схема исследуемого транзисторного генератора с внешним возбуждением (усилителя ВЧ мощности) приведена на рис.2. Генератор собран на биполярном транзисторе по схеме с общим эмиттером и имеет входную Т-образную согласующе-трансформирующую цепь (СТЦ) из индуктивности L1 и емкостей C1, C2, предназначенную для согласования входного сопротивления транзистора по первой гармонике и сопротивления на входе генератора (выходного сопротивления задающего генератора).

Исследуемый генератор работает на два типа нагрузки. В положении 1 переключателя «А» к выходу генератора подключается резистор R2 без фильтрующих цепей. Напряжение на нем практически повторяет форму коллекторного тока. В положении 2 к выходу генератора подключается П-образная коллекторная цепь высокой частоты из элементов C6, L4, C7, C8, нагруженная на сопротивление R3.

Питание транзистора построено по параллельной схеме и содержит блокировочные элементы: дроссель L3 и конденсатор С4, защищающие источник питания  от переменного тока. Разделительные конденсаторы по постоянному току в выходной цепи: С5 при резистивной нагрузке и С7 при подключении фильтрующей коллекторной цепи. Напряжение смещения на базе транзистора также построено по параллельной схеме и является запирающим, так как создается цепочкой автосмещения из R1, C3 за счет протекания постоянной составляющей базового тока через резистор R1. Конденсатор С3 шунтирует резистор R1 по переменному току, так как  (ω=2πf, f – частота колебаний генератора). На входе генератора функцию разделительного по постоянному току выполняет конденсатор С1. Напряжение на входе транзистора  контролируется вольтметром, подключаемым к точке «» и корпусу генератора. Напряжение  контролируется милливольтметром, подключаемым к точке «» и корпусу генератора. Форма импульсов тока контролируется осциллографом.

Подготовка к работе:

Рассчитаем параметры граничного режима работы транзисторного генератора.

Исходные величины:

  1.    –  выходная мощность транзистора;
  2.    –  рабочая частота;
  3.    –  угол отсечки;
  4.    –  параметры транзистора;
  5.    –  параметр входной цепи транзистора.

Табличные значения:

  1.   – угол окончания импульса коллекторного тока;
  2.   – модуль коэффициента разложения импульса коллекторного тока для постоянной составляющей;
  3.   – модуль коэффициента разложения импульса коллекторного тока для первой гармоники;
  4.   – угол запаздывания первой гармоники коллекторного тока относительно напряжения возбуждения транзистора;
  5.   – угол отсечки эквивалентного косинусоидального импульса коллекторного тока;
  6.   .

Далее рассчитаем:

  1.  ;
  2.  ;
  3.  ;
  4.  ;
  5.  ;
  1.  ;
  2.  ;
  3.  ;
  4.  ;
  5.  .

Выполнение лабораторной работы

  1.   Ознакомимся с лабораторной установкой, с расположением измерительных приборов, деталей и регулировок установки.

Включаем лабораторную установку. Включаем осциллограф.

  1.   Исследуем форму импульсов коллекторного тока:

а) Поставим переключатель «А» на макете в положение 1.

б) Установим напряжение питания коллектора  и напряжение возбуждения .

в) Зарисуем с экрана осциллографа форму импульсов напряжения на сопротивлении R2, повторяющих форму импульсов коллекторного тока:

Рисунок 3.

г) По формуле определим эквивалентный угол отсечки  импульсов коллекторного тока:

 для радиан и  для градусов.

где  – круговая цикличная частота;

      T – полупериод сигнала.

.

д) Изменяя напряжение возбуждения  в пределах от 0,9 В до 1,5 В снимем зависимость угла отсечки  от напряжения возбуждения  –  ). Полученные данные занесем в табл. 1.

Таблица 1

1

0,9

57,6

2

1

64,8

3

1,1

72

4

1,2

86,4

5

1,3

93,6

6

1,4

100,8

7

1,5

100,8

е) По полученным данным построим график зависимости угла отсечки  от напряжения возбуждения  –  ).

График 1. Зависимость угла отсечки от напряжения возбуждения

ж) Выключим осциллограф.

  1.   Исследуем зависимость режима работы генератора от напряжения возбуждения:

а) Поставим переключатель «А» на макете в положение 2.

б) Изменяя напряжение возбуждения  в пределах от 0,8 В до 1,5 В  снимем зависимость постоянной составляющей коллекторного тока  и высокочастотного напряжения на коллекторе  от напряжения возбуждения .

в) По полученным результатам рассчитаем значения:

  1.  Потребляемой мощности ;
  2.  Выходной мощности первой гармоники , приняв сопротивление ;
  3.  Электронное КПД

г) Полученные данные измерения и расчетов занесем в таблицу 2.

Таблица 2

1

0,8

0,04

0

0

0

0

2

0,9

0,39

10

0,07

0,003

0,04

3

1

1,5

50

0,35

0,042

0,119

4

1,1

3,6

100

0,7

0,24

0,343

5

1,2

4,6

180

1,26

0,392

0,311

6

1,3

4,9

210

1,47

0,445

0,302

7

1,4

4,9

250

1,75

0,445

0,254

8

1,5

5

300

2,1

0,463

0,22

д) По полученным данным построим графики зависимостей:

  1.  Напряжение на коллекторе от напряжения возбуждения  -

График 2. Зависимость напряжения на коллекторе от напряжения возбуждения.

  1.  Постоянная составляющая коллекторного тока  от напряжения возбуждения  -

График 3. Зависимость постоянной составляющей коллекторного тока от напряжения возбуждения

  1.  Потребляемая мощность  и мощность первой гармоники  от напряжения возбуждения  -  и  

График 4. Зависимость входной мощности и мощности первой гармоники от напряжения возбуждения

  1.  Электронное КПД  от напряжения возбуждения   -

График 5. Зависимость КПД от напряжения возбуждения

е) По графикам 2 - 5 определим области недонапряженного и перенапряженного режимов работы генератора.

Недонапряженный режим: от              до                 .

Перенапряженный режим: от              до                 .

  1.  Исследуем зависимость режима работы генератора от напряжения коллекторного питания:

а) Установим напряжение возбуждения . Изменяя напряжение питания  от 3 В до 12 В, снимем зависимость  и .

б) По измеренным значениям рассчитаем значения , , .

в) Данные измерений и расчетов занесем в таблицу 3.

Таблица 3

1

3

2,5

100

0,3

0,12

0,39

2

4

3,2

140

0,56

0,19

0,34

3

5

4,2

175

0,88

0,33

0,37

4

6

4,9

200

1,2

0,44

0,37

5

7

5,6

230

1,61

0,58

0,36

6

8

6,5

250

2

0,78

0,39

7

9

7,2

270

2,43

0,96

0,4

Продолжение таблицы 3

8

10

8,2

290

2,9

1,25

0,43

9

11

9

305

3,36

1,5

0,45

10

12

9,8

320

3,84

1,78

0,46

г) По полученным данным построим графики зависимостей:

  1.  Напряжение на коллекторе от напряжения питания коллектора  -

График 6. Зависимость напряжения на коллекторе от напряжения питания коллектора.

  1.  Постоянная составляющая коллекторного тока  от напряжения питания коллектора  -

График 7. Зависимость постоянной составляющей коллекторного тока от напряжения питания коллектора

  1.  Потребляемая мощность  и мощность первой гармоники  от напряжения питания коллектора  -  и  

График 8. Зависимость входной мощности и мощности первой гармоники от напряжения питания коллектора

  1.  Электронное КПД  от напряжения возбуждения   -

 

График 9. Зависимость КПД от напряжения питания коллектора

д) По графикам 6 - 9 определим области недонапряженного и перенапряженного режимов работы генератора.

Недонапряженный режим: от              до                 .

Перенапряженный режим: от              до                 .

ВЫВОДЫ:

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

50617. Изучение твердотельных приборов различного назначения 837 KB
  К твердотельным приборам относят полупроводниковые диоды транзисторы тиристоры варисторы генераторы Ганна оптоэлектронные приборы. Полупроводниковые диоды Полупроводниковым диодом называют прибор c одним или несколькими электрическими переходами и двумя внешними выводами. Основные типы полупроводниковых диодов: выпрямительные диоды стабилитроны варикапы высокочастотные и импульсные диоды туннельные и обращенные диоды. Разновидностью выпрямительных диодов являются лавинные диоды приборы имеющие на обратной ветви вольтамперной...
50618. Тороид, намотанный на сердечник из однородного и изотропного магнетика 865 KB
  Из соображений симметрии ясно что линии вектора поля тороида представляют собой окружности центры которых расположены на оси вращения 00 тора. Поэтому при расчете поля внутри тороида в качестве контура интегрирования L удобно взять одну из таких линий с произвольным радиусом r. Тогда на основании теоремы о циркуляции вектора можно записать: 11 где N число витков в обмотке тороида все витки охватываются контуром интегрирования. 13 Анализ формулы 9 показывает что магнитное поле внутри тороида...
50620. Удельный заряд электрона и его расчет методом магнетрона 1.24 MB
  Ознакомиться с определением удельного заряда частицы методом магнетрона и определить удельный заряд электрона. Удельный заряд электрона можно определить различными методами. В данной работе для определения удельного заряда электрона используется метод магнетрона. лежит в одной плоскости с вектором скорости электрона нормальна ему и сообщает частице центростремительное ускорение.
50621. Дихотомия 177.5 KB
  Задание Минимизировать унимодальную функцию fx методом дихотомии: Пpостейшим методом минимизации функции одной пеpеменной является дихотомия деление отpезка пополам. Для успешной pеализации этого метода не тpебуется вычислять или оценивать пpоизводную функции. Обозначим через X множество точек минимума функции fx. Для унимодальной функции X=[ α β].
50622. Метод золотого сечения 122.5 KB
  Золотым сечением отрезка называется деление отрезка на две неравные части так что отношение всего отрезка к длине большей части равно отношению длины большей части к длине меньшей части отрезка. Нетрудно проверить что золотое сечение отрезка производится двумя точками x1=3b 2=0.61803b расположенными симметрично относительно середины отрезка. Замечательно здесь то что точка x1 в свою очередь производит золотое сечение отрезка x2.
50623. Метод Фибоначчи 108 KB
  Можно показать что для решения задачи одномерной минимизации оптимальным является метод Фибоначчи основанный на использовании знаменитых чисел Фибоначчи. При достаточно большом количестве итераций окончательный интервал n b n интервал неопределенности в методе золотого сечения лишь на 17 больше чем в методе Фибоначчи однако организация вычислительного процесса значительно проще. Числа Фибоначчи определяются соотношениями F 1=1; F2=2; Fn2=Fn1 F nn=123.
50624. Метод сканирования 103.5 KB
  Сравним значения функции у0=fx0 и у1=fх1=fx0h. у1 у0 произошло уменьшение значения функции. На некотором ком шаге произойдет увеличение значения функции т. у1 у0 значение функции возросло.
50625. Метод градиентного спуска 54.5 KB
  Минимизировать функцию fxy=x by expcx2 dy2 методом градиентного спуска. Методы построения таких последовательностей называются методами спуска. В этих методах элементы последовательности Xk вычисляются по формуле Xk1=Xkk Pk k=012 где Pk направление спуска; длина шага в этом направлении.