41640

Исследование преобразования формы и спектра сигналов безинерционным нелинейным элементом

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Снимать и построить график ВАХ нелинейного элемента.3 Вольтамперная стокзатворная характеристика полевого транзистора Аппроксимация ВАХ. На построенной вольтамперной характеристике ВАХ рис.326u2 Кусочнолинейная аппроксимация ВАХ находим коэффициенты аппроксимации S и UOT По графику BX мы получим Uот = 2.

Русский

2013-10-24

92.69 KB

33 чел.

Лабораторная работа №1

Исследование преобразования формы и спектра сигналов безинерционным нелинейным элементом

Цель работы:         

  

Изучение формы и спектра сигналов на выходе резистивной цепи, содержащей безинерционный нелинейный элемент (НЭ) при моно- и бигармоническом воздействии.

Схема работы и измерительная аппаратура

В  данной работе используется универсальный лабораторный стенд со сменным блоком НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ. Принципиальная схема исследуемой цепи (рис. 1.1) содержит резистивный усилительный каскад на полевом транзисторе.

Рисунок 1.1 – Схема исследуемой цепи

Источниками входных сигналов служат внутренние генераторы, гнезда и регуляторы выходного напряжения которых расположены в левой части стенда (в блоке  ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ).  Там  же находится  встроенный звуковой генератор типа Г3-111. Входные сигналы, подаваемые на любые из трех входов макета (зажимы 13), а также напряжение смещения Uo, через сумматор (обозначенный через ) подаются на затвор полевого транзистора (зажим 4). Сумматор выполнен на операционном усилителе; его коэффициент передачи по каждому входу равен единице. Схема сумматора исключает взаимное влияние между входами 1, 2 и 3, что позволяет измерять напряжения каждого источника, непосредственно на входе сумматора,  не отключая остальные  источники. Выходом макета является гнездо 5 в цепи стока. Напряжение смещения устанавливается  движковым потенциометром в правой части стенда CМЕЩЕНИЕ и контролируется вольтметром, расположенным выше. Для измерения постоянной составляющей тока стока (iС) там же расположен микроамперметр. Для включения прибора в цепь стока следует нажать кнопку "iС" в середине сменного блока.

В работе используются также встроенный вольтметр переменного напряжения типа В7-38, двухлучевой осциллограф.

рисунке 1.2 приведена схема цепи для исследования в системе Electronics Workbench.

  1.  Снимать и построить график ВАХ нелинейного элемента.

Таблица №1: Вольтамперная характеристика

UЗИ, В

0

-0,5

-1

-1,5

-2

-2,5

-3

-3,5

-4

IC, мА

6,155

4,809

3,591

2,53

1,64

0,93

0,42

0,11

0

Рисунок 1.3 – Вольтамперная (сток-затворная) характеристика полевого транзистора

  1.  Аппроксимация ВАХ.

На построенной вольтамперной характеристике (ВАХ), рис.1.3, следует определить границы  квадратичного участка в пределах (U пор  Uзи   0) и аппроксимировать его зависимостью вида:  

 

Нахождение коэффициентов методом интерполяции.

i(0) =  a0 =6.155

i(-1) = a0 +(-1)a1 + (-1)2a2 = 3.591

i(-3) = a0 + (-3)a1 + (-3)2a2 = 0.42

a0 =6.155

a1 = 2.89

a2 = 0.326

Аппроксимирующая функция     i = 6.155 + 2.89u + 0.326u2

  1.  Кусочно-линейная аппроксимация ВАХ

находим коэффициенты  аппроксимации S и UOT      

По графику BAX мы получим Uот = -2.4 В

  1.  Исследование преобразования моногармонического сигнала:

                                        uЗИ = U0 +  Umcos2f1t,

где  f1=1 кГц.

Преобразование моногармонического сигнала  на квадратичном участке ВАХ.

Положение рабочей точки выбирается на середине квадратичного участка ВАХ,

т.е. U0 = Uпор/2,

где  U пор–пороговое напряжение триода (рис. 1.4). Установить полученное значение U0 потенциометром “Смещение” и занести его в таблицу 1.2 .

Таблица 1.2 - Спектр тока стока

Параметр

U0=4 В; f1 =1кГц;  Um =2 В;

Частота

0

f1

2 f1

3 f1

4 f1

Амплитуда

0

0.44

0.4

0.48

0.52

Амплитуда входного сигнала Um должна быть такой, чтобы сигнал занимал весь квадратичный участок ВАХ (от нуля до отсечки),

т.е. Um =  Uпор/2  (см. рис.1.4).

Рисунок 1.4 – Выбор рабочего участка ВАХ согласно пункту 4.

Ввиду того, что измерительные приборы имеют градуировку в действующих (U), а не амплитудных (Um) значениях,  следует установить на входе макета (гнезда 1, 2 или 3) такое напряжение от источника "1 кГц" (левое верхнее гнездо стенда), чтобы подключенный ко входу вольтметр показывал  U= Um /2.

Рисунок 1.5 Преобразование моногармонического сигнала  на квадратичном участке ВАХ.

  1.  Исследование  преобразования бигармонического сигнала uЗИ = Uо + U1mcos2f1t+ U2mcos2f2t.В качестве второго гармонического сигнала с частотой f2=1,2кГц используется звуковой генератор Г3-111 в блоке «ИСТОЧНИКИ». На один из входов сумматора подать прежний сигнал f1 = 1 кГц, на любой другой - f2 = 1,2 кГц. Заполнить таблицу 1.3.

Преобразование на квадратичном участке ВАХ. На построенной вольтамперной характеристике (ВАХ) определить границы  квадратичного участка (U пор  Uзи 0) и аппроксимировать его зависимостью вида:   i = a (u-Uпор)2,  

Установить смещение Uо = Uпор/2 (рабочая точка на середине квадратичного участка ВАХ). Установить одинаковые амплитуды сигналов от разных источников на обоих входах сумматора U1m=U2m= Uпор /4, при этом суммарный сигнал ("биения") не выйдет за пределы квадратичного участка.

Рассчитать спектр тока. Результаты расчета внести в табл.1.3.

Таблица 1.4.  Спектр тока стока при бигармоническом сигнале

Таблица 1.3.  Спектр тока стока при бигармоническом сигнале

Параметр

U0= 4 В; f1 = 1кГц;  Um1= 1.2 В; f2 =1,2 кГц;  Um2 = 1.2 В

Частота

0

f1

f2

2 f1

2 f2

f1 – f2

f1+ f2

Амплитуда

0

0.8

0.82

0.9

0.91

0.4

0.54

Рисунок 1.6 преобразования бигармонического сигнала

Вывод :

Мы познакомились с  простейшей цепью, содержащей нелинейный безинерционный элемент. Провели квадратичную и кусочно-линейную аппроксимации ВАХ нелинейного элемента и рассчитали спектр тока при моногармоническом воздействии. Результаты расчетов сильно зависят от вида аппроксимации.

Выход второй гармоники тока, т.е. передаточная крутизна S=∆i/∆u

, в случае кусочно-линейной аппроксимации ВАХ получился значительно выше, чем при квадратичной.

Таким образом выполнили следующие поставленные задачи:

- снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) нелинейного элемента,

-аппроксимация ВАХ с помощью  полиномиальной и кусочно-линейной функции,

-графоаналитический расчет реакции НЭ при моногармоническом воздействии,

- графоаналитический расчет реакции НЭ при бигармоническом воздействии,

Литература

  1.  Теория электрической связи. Методические указания студентам по выполнению лабораторных работ (часть первая): / АГТУ; Составители:  Зелинский М.М., Семейкин В.Д. -Астрахань, 2009. – 90 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

67205. Испанская драматургия эпохи возрождения. Творчества Лопе де Вега 47 KB
  Творчества Лопе де Вега. Потребность в обновлении заставило одного из руководителей заставило сочинить чтото свое Лопе де Руэга. Но начало было положено и в след за ним появляется целая плеяда драматургов но решительный поворот был сделан после того как появилась новая звезда Лопе де Вега.
67206. ДЖЕРЕЛА КЛЮЧІВ ТА ЇХ ВЛАСТИВОСТІ 132.92 KB
  В криптографічних системах створюються спеціальні підсистеми – джерела ключових даних та ключової інформації, а також здійснюється управління ключовими даними (ключами). При цьому під ключовими даними (ключами) розуміється сукупність випадкових або псевдовипадкових значень змінних параметрів...
67207. Антонимия. Понятие антонимии 67 KB
  Антонимы греч. Антонимы образуют антонимические пары чаще и ряды: умный способный посредственный бестолковый глупый. Классификация по типу противоположности выражаемой антонимами 1 Градуальные антонимы Такие антонимы выражают качественную контрарную лат. Дополнительные антонимы Антонимы этого типа выражают контрадикторную лат.
67208. СУТНІСТЬ І РОЛЬ ДЕМОКРАТІЇ В ПОЛІТИЧНОМУ ЖИТТІ СУСПІЛЬСТВА 91 KB
  Виникла демократія разом із появою держави. Вперше це поняття згадується в працях мислителів Давньої Греції (Демокріта). У класифікації держав, запропонованій Аристотелем, воно означало «правління всіх», на відміну від аристократії («правління обраних»), і монархії («правління одного»).
67209. Проектування, компонування та подання форм за допомогою CSS 863 KB
  Можна сказати, що використання великої кількості маркерів class та id порушує принцип KISS (принцип збереження максимальної простоти). Проте складні компонування часто створюють конфлікти в каскадуванні – конфлікти, які найпростіше вирішуються додаванням до елементів маркерів...
67210. Синтаксис. Предмет синтаксиса 175.5 KB
  Синтаксический ярус – самый высокий в системе языка. С фонетикой синтаксис связан посредством интонации: основная синтаксическая единица языка – предложение – всегда интонационно оформлено. Интонация выражает утверждение, вопрос, побуждение, восклицание; интонационно выделяются вводные слова, конструкции и т.д.
67211. ЭФФЕКТОРЫ 90 KB
  К эффекторам относятся мышцы скелетные гладкие и сердечная и железы внешней секреции. Скелетные мышцы называются также произвольными поскольку их сокращением и расслаблением можно сознательно управлять хотя частичное сокращение обеспечивающее мышечный тонус регулируется без участия сознания.
67212. Предмет психологии, ее задачи 99.75 KB
  Предмет психологии ее задачи. Общее представление о психологии как науке. Соотношение научной и житейской психологии. Система феноменов которые изучаются в современной психологии жизненная роль соответствующих явлений.
67213. Основные направления современной психологии 98.51 KB
  Все что происходит внутри человека изучить невозможно то есть человек выступает как черный ящик. Объективно изучать регистрировать можно только реакции внешние действия человека и стимулы ситуации которые эти реакции обусловливают. Основная задача бихевиоризма подчеркивает Уотсон заключается в накоплении наблюдений...