ИССЛЕДОВАНИЕ ИНВЕРТИРУЮЩЕГО УСИЛИТЕЛЯ

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 13Следующая ⇒

Цель работы: исследование характеристик, ознакомление с основными параметрами и применением инвертирующего усилителя на операционном усилителе.

Теоретические сведения

Операционный усилитель

Операционным усилителем называется многокаскадный усилитель постоянного тока с высокоомным дифференциальным входом и очень большим коэффициентом усиления, который в зависимости от подключаемой к нему цепи обратной связи может инвертировать, интегрировать, суммировать, перемножать, а также осуществлять другие математические преобразования входных сигналов. Фактически многие электронные устройства, выполняемые на транзисторах, могут быть реализованы на операционных усилителях. Условные обозначения операционного усилителя приведены на рис. 1.

Рис. 1

При подаче сигнала на неинвертирующий вход форма выходного сигнала совпадает по знаку (фазе) с формой входного сигнала. Если же сигнал подан на инвертирующий вход, то фаза выходного сигнала имеет обратный знак (противоположный по фазе). При подаче сигналов на оба входа сигнал на выходе равен

где – коэффициент усиления операционного усилителя;

U₁ и U₂ – сигнал на неинвертирующем и инвертирующем входах соответственно.

Входное сопротивление операционного усилителя очень велико ( ), поэтому входной ток при расчете считается равным нулю.

Выходное сопротивление операционного усилителя весьма мало ( ), поэтому ток нагрузки усилителя практически не влияет на его выходное напряжение. Такие параметры ОУ обеспечиваются функциональным построением его схемы, из которой видно (рис. 3), что первым каскадом ОУ обязательно является дифференциальный усилитель (ДУ) с двумя входами и одним дифференциальным выходом, представляющий собой симметричный мост, в котором входное напряжение на базах транзисторов всегда в противофазе, а источник сигнала симметричен относительно корпуса (рис. 2). При отсутствии входного сигнала мост сбалансирован и в нагрузке Rн в диагонали моста выходное напряжение равно нулю. Если на левой входной клемме +, а на правой –, то при возрастании входного напряжения коллекторный ток транзистора VT1 увеличивается, а ток транзистора VT2 уменьшается, равновесие моста нарушается и через нагрузку течет ток, пропорциональный разности между двумя входами. Поэтому ДУ используется для усиления только разности входных напряжений, а не самих входных напряжений! Однако выходной сигнал можно снимать и с каждого выхода «а» и «b» коллекторных резисторов относительно корпуса (земли), а не только с дифференциального выхода между этими клеммами. При идентичных транзисторах коэффициент усиления ДУ равен:

Кu = Uвых / (Uвх2 – Uвх1) ≈ - Rн / ( h11б + Rн ).

Для получения стабильных характеристик и уменьшения дрейфа нуля вместо резистора R3 применяют транзисторный генератор тока. В составе ОУ дифференциальный каскад ДУ обеспечивает коэффициент усиления по напряжению порядка 10–50 при входном сопротивлении от единиц до 1000 МГом. Промежуточные каскады ОУ могут быть как типа ДУ, так и обычными на биполярных или полевых структурах. Оконечный каскад ОУ выполняется в виде эмиттерного повторителя и обеспечивает низкое выходное сопротивление
(100–200 Ом).

Инвертирующий вход часто используется для введения в усилитель внешних обратных связей.

Рис. 2. Дифференциальныйусилительный каскад (а) и его эквивалентная схема (б)

Рис. 3. Функциональная схема операционного усилителя

1.2. Инвертирующий усилитель
на основе операционного усилителя

Рассмотрим работу инвертирующего усилителя, построенного на базе операционного усилителя (рис. 4).

Рис. 4

Инвертирующий усилитель представляет собой устройство, которое преобразует входное напряжение в выходное напряжение противоположной полярности. В случае синусоидального напряжения образуется фазовый сдвиг 180^о между входным и выходным сигналами. Инвертирующий усилитель может быть использован для усиления или ослабления входного сигнала.

Коэффициент усиления равен

Из этой формулы видно, что коэффициент усиления ОУ определяется отношением резистора RОС цепи обратной связи к входному резистору R ВХ. Более того, применяя в качестве элементов цепи обратной связи и входных элементов различные сочетания R и C, можно получить ОУ, выполняющий заданную функцию: инвертирование, суммирование, вычитание, перемножение, интегрирование, дифференцирование и т.д. [17].

На рис. 5 в качестве примера показаны схемы использования ОУ как сумматора (а), интегратора (б), дифференциатора (в) и неинвертирующего усилителя (г).

а) б)

в) г)

Рис. 5. Типовые схемы использования операционного усилителя

Для вышепоказанных схем, соответственно, имеем соотношения:

откуда

Uвых = – Rос С d uвх / dt

откуда имеем

2. Задания при подготовке к работе
и ее выполнении

1. Изучить назначение и основные особенности операционного усили-теля и возможностей для построения различных функциональных узлов на его базе.

2. Снять экспериментально амплитудную характеристику инвертирующего усилителя при постоянном и переменном напряжении на его входе, и по ее данным рассчитать коэффициент усиления ОУ в этих режимах измерения.

Порядок выполнения работы

1.Для схем (рис. 6) снять зависимость выходного напряжения от входного для различных значений сопротивления обратной связи R_ос. Результаты свести в таблицу. По данным таблицы 1 на одном графике построить зависимости .

Таблица 1

U_вх, В – –3 –2 –1 +1 +2 +3 – – –

U_вых, при R_ос= 10 кОм

U_вых, при R_ос= 47 кОм

В схеме (рис. 6, б) снять зависимость при неизменном синусоидальном входном напряжении U_вх = 100 мВ на частоте 1000 Гц. Результаты свести в таблицу 2.

Таблица 2

R_н, Ом

U_вых, В

По данным таблицы 2 построить график зависимости .

Методика выполнения работы

Рис. 6. Схемы исследуемых инвертирующих усилителей

1. Подготовить осциллограф к работе, установив «Усиление Y» в поз. О, 5В/см, а ручку плавной регулировки усиления перевести в удобное для визуального наблюдения положение.

2. Установить регуляторы напряжения источников «-15 В» и «+15 В» в крайнее левое положение и, соответственно, на клеммах потенциометра R₁–напряжения «+5 В» и «–5 В» относительно корпуса, контролируя эти напряжения встроенным вольтметром.

3. Снять по пункту 1 в п. 3 амплитудную характеристику усилителей схем
(рис. 6), при этом входное напряжение изменять потенциометром R₁от «+3 В» до «-3 В» и фиксировать в семи точках, одна из которых «0 В».

4. В схеме (рис. 6, б) подать на вход усилителя с генератора напряжение с частотой 1000–1500 Гц, плавно увеличивая его значение от нулевого до уровня, при котором начинаются искажения выходного сигнала (насыщение). Визуально это наблюдать с помощью осциллографа. Измерить при этом амплитуду входного сигнала встроенным вольтметром. Вычислить коэффициент усиления и занести в таблицу 1. Зарисовать в отчет осциллограмму выходного напряжения усилителя.

5. По пункту 2 в п. 3 в схеме (рис. 6, б) снять зависимость , подключая к выходу усилителя стандартные резисторы в соответствии с таблицей 2.

Контрольные вопросы

1. Поясните назначение и основные свойства операционного усилителя (ОУ).

2. Как выходное напряжение инвертирующего усилителя зависит от величины сопротивления нагрузки?

3. Какие требования предъявляются к усилителям постоянного тока?

4. Какие функции может выполнять ОУ и чем они определяются?

5. Из каких функциональных узлов состоит операционный усилитель?

6. Что такое дифференциальный усилитель и каково его основное назначение?

7. Чем определяется в основном высокое входное и низкое выходное сопротивления операционного усилителя?

8. Чем обусловлено название усилителя «операционный усилитель»?

9. Нарисуйте схему неинвертирующего операционного усилителя. По какой формуле определяется его коэффициент усиления?

10. Нарисуйте схему инвертирующего операционного усилителя. По какой формуле определяется его коэффициент усиления?

Лабораторная работа № 6

ИССЛЕДОВАНИЕ БЛОКИРОВАНИЯ
В УСИЛИТЕЛЯХ ВЧ КАНАЛОВ СВЯЗИ ПО ЛИНИЯМ
ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы:

1. Ознакомиться с основами анализа нелинейных свойств электронного усилителя.

2. Изучить двухсигнальный метод измерения коэффициентов нелинейности.

3. Провести анализ нелинейных свойств усилителя на основе зависимости степени блокирования от величины помехи. Определить допустимый по блокированию режим работы усилителя.

Описание работы

1.1. Электронный усилитель и его основные
нелинейные параметры

Независимо от назначения электронного усилителя (ЭУ) в каждом из них основным элементом является усилительный прибор (УП), например, биполярный (БПТ) или полевой (ПТ) транзисторы. Поскольку характеристика передачи, в частности коэффициент усиления, является нелинейной функцией от входного (управляющего) воздействия, то выходной сигнал усилителя не повторяет форму входного – он всегда либо искажен, т.е. несинусоидален при синусоидальном входном, либо к нему «примешиваются» различные комбинационные (интермодуляционные) помехи, возникающие в ЭУ в процессе нелинейного преобразования входного полезного сигнала. Следует заметить, что сам процесс усиления есть процесс нелинейного преобразования сигнала. Эти помехи с частотой f_п накладываются на полезный сигнал с частотой f_с и нарушают его информационную достоверность.

В зависимости от рабочего частотного диапазона усиливаемого сигнала существуют различия в оценке нелинейных параметров усилителя. Так, в усилителе низкой частоты (УНЧ) измеряются так называемые нелинейные гармоники, т.е. образуемые в усилителе помехи, «кратные» полезному сигналу f_с с частотами 2f_с, 3f_с, 4f_с и т.д.

В ЭУ различной аппаратуры уплотнения кабельных, релейных и т.д. линий электросвязи, а также в усилителях радиочастоты всех радиоприемных устройств, включая устройства высокочастотной (ВЧ) связи по высоковольтным линиям электропередачи, наиболее опасными являются нелинейные явления – интермодуляция и блокирование.

Опасность такого вида нелинейности как блокирование малого полезного сигнала помехой большого уровня состоит в том, что под действием мощной помехи, которая может находиться за полосой пропускания усилителя, происходит изменение коэффициента усиления, которое иногда превышает допустимые пределы. В [18] отмечается, что высокочастотные (ВЧ) каналы связи по высоковольтным линиям (ВЛ) находятся в очень сложных условиях помехозащищенности, так как в широком спектре используемых в каналах частот (0, 3–1000 кГц) и амплитуд сигналов присутствуют сосредоточенные помехи от соседних ВЧ каналов ВЛ, радиостанций и каналов проводных воздушных линий связи, от экранирования линейных проводов и разрядов по поверхности изоляторов, а также от коммутационных операций в сети и атмосферных разрядов. От уровня и формы этих помех существенно зависит информативная достоверность передаваемых и обрабатываемых в каналах полезных сигналов телемеханики, противоаварийной автоматики и релейной защиты ВЧ каналов. Поэтому вопросы обеспечения надежной работы каналов ВЧ связи по ВЛ, связанные с разработкой и усовершенствованием систем передачи информации по линиям сверхвысокого напряжения, а также систем измерения и контроля параметров ВЧ тракта, являются важной задачей, решение которой способствует повышению надежности работы энергосистемы в целом. В связи с изложенным, ознакомление студентов, а в будущем, инженеров, специализирующихся в области энергоснабжения, с вопросами передачи и контроля информации, а также измерения нелинейных параметров усилителей аппаратуры ВЧ каналов уплотнения в линиях электропередачи, представляется весьма важным.

1.2. Теоретические основы анализа явления блокирования

Ранее, в лабораторной работе № 4, посвященной исследованию не-линейных параметров усилителя на полевом транзисторе, рассмотрен один из опасных видов нелинейности – интермодуляция, относящаяся к разряду так называемой «тонкой нелинейности». Вследствие интермодуляции, вызванной многочисленными помехами, имеющими место в упомянутых каналах ВЧ уплотнения по ВЛ, в усилителе из-за нелинейности его передаточной характеристики образуются нелинейные интермодуляционные (комбинационные) помехи второго fс ± fп, третьего 2fс – fп (или 2fп – fс) и других порядков. Их называют комбинационными продуктами нелинейного преобразования (ПНП), так как они являются комбинациями из двух, трех и т.д. частот сигналов, одним из которых является полезный сигнал с амплитудой Uс и частотой fс, а другой –
помеха Uп с частотой fп.. Наиболее опасны ПНП третьего порядка, так как по частоте они всегда оказываются вблизи полезного сигнала, т.е. в полосе пропускания усилителя, и, следовательно, нарушают достоверность полезной информации.

Блокирование, в отличие от интермодуляции, относится к разряду так называемой «грубой» нелинейности, при которой в результате возрастающего уровня помехи, которая может находиться далеко за полосой пропускания усилителя, происходит изменение коэффициента усиления, превышающее допустимые пределы (обычно более 20 %) [13].

Нелинейные свойства усилителей, зависящие от указанных выше нелинейных явлений, в технической литературе определяются и анализируются различным образом. Классический анализ опирается в основном на методику, основанную на разложении в ряд Тейлора функции, выражающей зависимость выходного тока от напряжения на управляющем электроде усилительного прибора при сопротивлении нагрузки R_н = 0. При этом оказываются неучтенными нелинейность выходных сопротивлений, а также упомянутое сопротивление нагрузки. Последнее обстоятельство приводит к недопустимо большим погрешностям в количественной оценке ПНП, а следовательно, делает указанный метод практически непригодным для анализа нелинейных явлений, в особенности, при больших реальных уровнях помех на входе усилителя.

В [11, 13] показано, что при таких условиях наиболее целесообразно использовать методику анализа, основанную на разложении мгновенного коэффициента передачи (МКП) k(t) в ряд Тейлора, коэффициенты которого представляются в виде рядов Фурье по частоте помехи. Затем, выделив фильтром соответствующие спектральные составляющие выходного сигнала и воспользовавшись аппроксимацией реальной характеристики передачи усилительного прибора, находят постоянную составляющую и амплитуды соответствующих гармоник спектра, а, следовательно, соответствующие коэффициенты и параметры нелинейности.

Так, под воздействием аддитивно действующих на входе усилителя на ПТ мгновенных значений гармонических напряжений полезного сигнала u_с и помехи u_п при выбранном постоянном напряжении смещения между затвором и истоком U_см = U_зи мгновенный коэффициент передачи усилителя запишется следующим образом.

, (1)

где ; ; – текущая фаза соответствующего напряжения; U_с и U_п – амплитуды напряжений; U_с < U_п; U_с < < U_зи.

В результате разложения функции и ее первой и второй производных в ряд Фурье по частоте помехи и последующих тригонометрических преобразованиях получим выражения для упомянутых амплитуд напряжений соответствующих гармоник спектра, коэффициентов и параметров нелинейности:

, (2)

, (3)

, (4)

, (5)

, (6)

где – амплитуда полезного выходного сигнала;

– (7)

– постоянная составляющая коэффициента усиления, определяемая как нулевая гармоника ряда Фурье;

– амплитуда комбинационной составляющей третьего порядка, изменяющаяся с частотой или ;

– коэффициент интермодуляционных помех 3-го порядка;

– (8)

– вторая гармоника ряда Фурье, ответственная за образование комбинационных помех 3-го порядка;

– (9)

– полином, аппроксимирующий экспериментальную функцию, выражающую коэффициент усиления в рабочей точке усилителя .

; ;

– (10)

– вторые производные по напряжению от , , , соответственно;

, , и т.д. – коэффициенты усиления, их крутизна, кривизна и т.д. в рабочей точке, которые находятся как коэффициенты аппроксимирующего полинома;

– обобщенный параметр нелинейности третьего порядка, который в малосигнальном режиме (U_с < < U_п) не зависит от входного сигнала, а определяется значением коэффициента усиления и его производными в рабочей
точке

. (11)

Следовательно, параметр нелинейности , зависящий от второй производной малосигнального коэффициента усиления в любой рабочей точке , является определяющим в оценке нелинейных свойств усилителя по интермодуляции 3-го порядка. Чем более стремится к нулю (т.е. ), тем меньше коэффициент интермодуляции 3-го порядка , иначе тем более линейным является усилительный прибор (транзистор).

Коэффициент в формуле (6), определяющий степень блокирования малого сигнала помехой большого уровня, как следует из формулы (7), в соответствующей рабочей точке зависит только от уровня помехи.

1.3. Определение параметров нелинейности ЭУ
на основе измерения коэффициентов
интермодуляции и блокирования

Описанная выше методика определения параметров нелинейности на основе исследования мгновенного коэффициента передачи (усиления) позволяет по одной единственной экспериментальной характеристике на основе ее аппроксимации полиномом 7-й степени не только определить коэффициенты и параметры нелинейности, но и указать оптимальный режим, при котором коэффициент усиления имеет максимально возможное значение при минимально возможном параметре и допустимом (не более 20 %) коэффициенте блокирования , в достаточно широком интервале значений смещения (рис. 1). На рис. 1 приведена аппроксимирующая функция усилителя на ПТ2П902А и вид параметров и , позволяющие указать оптимальный режим, соответствующий 3, 75 В.

Рис. 1

Безупречная точность приведенного анализа подтверждается на основе известного двухсигнального метода измерения соответствующих коэффициентов нелинейности. Метод состоит в том, что на вход усилителя подают два равных сигнала и с частотами и , находящимися в полосе пропускания усилителя (рис. 2). На выходе усилителя образуются ПНП третьего порядка и , измеряемые анализатором спектра (рис. 3).

Рис. 3

Ослабление ПНП третьего порядка (амплитуда ) относительно бигармонического сигнала , характеризуемое коэффициентом интермодуляции третьего порядка , измеряется непосредственно анализатором спектра в логарифмическом масштабе (в дБ)

; (дБ) = 20 . (12)

В отличие от измерения коэффициент блокирования , определяемый отношением усиления при наличии помехи к усилению в ее отсутствие (13), измеряется схемой (рис. 2), в которой один из генераторов настраивается на частоту помехи , находящейся за полосой пропускания усилителя. Сначала измеряется коэффициент усиления без помехи , а затем подключается генератор помехи и измеряется коэффициент усиления при наличии помехи

. (13)

Однако эти известные методики измерения из-за многократности измерений достаточно трудоемки, а главное не позволяют оценивать и прогнозировать оптимальный режим по этим видам нелинейных явлений усилительных приборов при разработке высококачественной профессиональной радиоаппаратуры. Поэтому такие измерения целесообразны в основном при лабораторных исследованиях, а также для экспериментального подтверждения и проверки теоретического анализа, в частности, описанного выше.

2. Задания при подготовке к работе
и ее выполнении

В работе исследуется один из двух вариантов широкополосных усилителей, представленных в лабораторном стенде, с частотными диапазонами, соответственно, (10 кГц–60 МГц) и (1, 5 МГц–30 МГц). Ниже показана фотография стенда для исследования блокирования усилителя.

1. По данным результатов аппроксимации, которые выдает преподаватель каждой бригаде, построить график (формула 9), отражающий теоретический полином B₀ = f(U_СМ), где U_СМ – напряжение смещения на управляющем электроде транзистора ( U_зи в ПТ) усилителя (см. п. 2).

Фотография стенда для исследования блокирования усилителя

2. Найти первую, вторую и четвертую производные полинома в функции от U_СМ (формулы 10), а также значение коэффициента усиления при наличии помехи (К_о), выражающего нулевую гармонику в ряде Фурье (формула 7), затем вычислить по формуле (13) коэффициент (степень) блокирования δ _блусилителя при заданной амплитуде напряжения помехи (например, U_п = 0, 5; 0, 75; 1, 0; 1, 25; 1, 5; 1, 75; 2, 0; 2, 5 В и т.д.) и заданном напряжении смещения усилительного прибора (например, U_зи полевого транзистора). Таблицу коэффициентов аппроксимации для бригад смотрите в задании 2 п. 1 аналогичной компьютерной лабораторной работы № 6.

3. По данным предыдущего пункта построить характеристику коэф-фициента блокирования в функции от напряжения помехи. Например, по полученным данным в лабораторной работе № 4 для оптимального режима усилителя на полевом транзисторе 2П902А по параметру нелинейности третьего порядка U_зи _опт = 3, 6 В имеем:

=

= 20, 04158 – 0, 14845 – 0, 455791 – 0, 1356427 . (14)

В последнем выражении есть величина коэффициента усиления при наличии помехи, а – эта же величина в ее отсутствие.

Таким образом, выражение (14) является определяющим при оценке коэффициента блокирования . Задавшись значениями амплитуды помехи от 0 до 2, 0 В и вычислив при этих значениях, определим искомое значение коэффициента . Сведя данные в табл. 1 и построив график =
(рис. 4), можем определить допустимый по блокированию уровень помехи для заданного режима = 3, 6 В.

Таблица 1

, В 0, 25 0, 5 1, 0 1, 5 2, 0

20, 04158 20, 030 19, 974 19, 302 15, 855 3, 474

= 1, 0 0, 999 0, 996 0, 963 0, 791 0, 173

Рис. 4. Зависимости коэффициента блокирования от амплитуды помехи

Таким образом, на основании данных (табл. 1) и графика (рис. 4) делаем вывод, что в оптимальном режиме = 3, 6 В допустимый уровень мешающей помехи, при которой блокирование 1, 2 ≥ ≥ 0, 8, т.е. не более 20 %, не должен превышать величины 1, 51 В.

4. При желании студенты для повышения своего рейтинга в выполнении и защите лабораторной работы могут решить более полную задачу: произвести расчет и построить зависимость δ _бл = f (Uзи) при фиксированных амплитудах напряжения помехи U_п = 0, 5; 1, 0; 1, 7 В и т.д., в результате чего определить во всем заданном диапазоне смещений U_зи допустимый режим усилителя по блокированию, при котором блокирование находится в пределах δ = 0, 8–1, 2, т.е. не превышает 20 %. Для этого необходимо найти В_о, В₂, В₄, В₆, К_о в заданных точках диапазона U_зи, после чего найти искомую зависимость δ _бл = f (U_зи) при
указанных амплитудах помехи U_п и построить более информативный график (рис. 5) по сравнению с графиком (рис. 4).

На графике (рис. 5) показаны пунктиром экспериментальные К_э и δ _бл, хорошо согласующиеся с теоретическими В_о и δ _бл, подтвержденные экспериментом при U_п = 1 В и свидетельствующие о пригодности метода МКП для оп-ределения параметров «тонкой» (Н_з) и «грубой» (δ _бл) нелинейностей и ука-зания оптимального и допустимого по этим показателям режима усилителя.

Рис. 5. Графики зависимостей Кэ, Во и δ бл от Uзи при различных
амплитудах напряжения помехи в усилителе на полевом транзисторе 2П902А

Методика выполнения работы

1. Включить питающие напряжения к стенду и к приборам (рис. 2).

2. Настроить генератор типа Г4-102 на частоту f1 = 10 МГц, а второй генератор типа RF-2001 – на частоту f2 = 100 МГц, ориентируясь визуально на появление спектральной составляющей частоты f1 на экране предварительно настроенного на частоту 10 МГц анализатора спектра типа С4-49 (С4-56 или аналогичного). Полоса пропускания частоты спектра в анализаторе должна быть не менее 20 кГц с тем, чтобы амплитуда напряжения индицируемой частоты полезного сигнала f1 = 10МГц оказалась в полосе пропускания анализатора и измерялась им без ослабления.

3. Выставить на входе усилителя от первого генератора на частоте
10 МГц уровень сигнала 10 мВ, ориентируясь на показание высокочастотного вольтметра типа В3-43 или аналогичного ему. С помощью аттенюаторов анализатора спектра зафиксировать на его экране уровень U_{вых с} спектральной составляющей частоты f1 на максимальном уровне масштабной сетки. Зафиксировать при этом ВЧ вольтметром выходное напряжение в отсутствие помехи U_{вых с}. При этой процедуре второй генератор должен быть выключен.

4. Включить второй генератор, настроенный на частоту помехи
f_п = 100 МГц, и, плавно увеличивая его выходной уровень, проследить за изменением (уменьшением или увеличением) спектральной составляющей напряжения полезного сигнала U_с на экране анализатора спектра при наличии помехи (U_{вых п}). При изменении уровня этой составляющей до отметки 0, 8 (или реже
до 1, 2) зафиксировать ВЧ вольтметром на выходе напряжение при наличии помехи U_{вых п}.

5. От момента начала изменения уровня спектральной составляющей на выходе анализатора спектра U_{вых п} приступить к экспериментальному снятию характеристики блокирования, то есть фиксировать на входе напряжение помехи, а на выходе – выходное напряжение при наличии помехи U_{вых п}. При этой процедуре входное напряжение U_с = 10 мВ от первого генератора по сравнению с напряжениями помехи U_п = 0, 5 В; 1, 0 В; 1, 5 В и т.д. от второго генератора практически не учитывается.

6. В заключение эксперимента полученные данные записать и оформить в виде таблицы 1 (см. п. 3), в которой обозначены следующие величины:

δ бл = К_о /В_о = (U_{вых п} / U_c) / (U_{вых с} / U_с ) = U_{вых п} / U_{вых с}.,

где К_о – коэффициент усиления при наличии помехи; В_о ≈ К_э – коэффициент усиления без помехи (К_э – его экспериментальное значение, необходимое для аппроксимации и получения его теоретической «копии» В_о ); U_с = 10 мВ – вход-ной полезный сигнал с частотой f_с = 10 МГц от первого генератора; Uвых п – выходное напряжение при наличии помехи; U_{вых с} – выходное напряжение в отсутствие помехи.

7. По результатам работы сделайте выводы и оформите отчет в уста-новленной форме. Защитите работу в соответствии с нижеприведенными контрольными вопросами.

Контрольные вопросы
к защите лабораторной работы

1. В чем заключается сущность явления блокирования усилителя помехой большого уровня?

2. В чём разница между нелинейными явлениями – блокированием и интермодуляцией?

3. Какие нелинейные искажения характерны для усилителей высокочастотной связи по линиям электропередачи?

4. Какой из известных методов анализа нелинейных явлений наиболее приемлим для инженерного анализа при больших реальных уровнях помех на входе усилителя?

5. В чем состоит метод анализа и определения продуктов нелинейного преобразования на основе исследования мгновенного коэффициента передачи усилительного прибора?

6. В чем сущность двухсигнального метода измерения нелинейных искажений усилителя?

7. Что такое аппроксимирующий полином В_о в функции от управ-ляющего напряжения смещения усилительного прибора (транзистора) и для чего необходима эта аппроксимация?

8. В чем состоит разница между методикой измерения продуктов интер-модуляции и явления блокирования усилителя высокой (радио) частоты?

9. В чем проявляются нелинейные искажения в усилителях различного назначения, отличающихся по частотному диапазону усиливаемых сигналов?

10. Что такое допустимый режим усилителя по блокированию и опти-мальный режим ВЧ усилителя по интермодуляционным искажениям?

2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
ПО ЭЛЕКТРОНИКЕ НА ЭВМ

Общие сведения о программах и их загрузке

Для выполнения шести компьютерных работ по электронике студентам предлагается использовать программный пакет OrCAD версии 10.5. При этом, помимо изучения информационно-измерительной техники и электроники, студенты параллельно ознакомятся с современными средствами схемотехнического моделирования, что несомненно будет полезным для студентов электротехнических специальностей. Каждая лабораторная работа обеспечивается компьютерной программой выполнения, разработанной на кафедре, что существенно облегчает труд студента во время выполнения работы.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒
Поделиться:

Последнее изменение этой страницы: 2017-03-14; Просмотров: 2754; Нарушение авторского права страницы