Описание лабораторной установки
Лабораторная установка включает лабораторный макет, высокочастотный генератор, осциллограф, анализатор спектра и электронный вольтметр. Лабораторный макет содержит цепь, состоящую из полупроводникового диода, имеющего нелинейную ВАХ, регулируемого источника напряжения 
, последовательно с которым можно включать один или два источника электрических колебаний (генератор 1 и генератор 2). Выходное напряжение, снимаемое с нагрузки, подается одновременно на осциллограф и анализатор спектра, что позволяет проводить измерения во временной и частотной областях. Переключение рода нагрузки производится переключателем S1.1, с помощью которого можно включить резисторную нагрузку 1 и полосовой фильтр 2 (параллельный колебательный контур с резонансной частотой 200 кГц). Миллиамперметр, включенный в цепь, измеряет постоянную составляющую тока. Напряжение можно контролировать электронным вольтметром, подключаемым к соответствующим гнездам.
Задание и указания к проведению работы
1. Снять ВАХ нелинейного сопротивления (диода). Для этого подключить к соответствующим гнездам электронный вольтметр и переключателем S1.1 последовательно с диодом включить резистивную нагрузку R (положение 1 переключателя). Изменяя напряжение смещения, подаваемое от источника регулируемого напряжения , измерять с помощью миллиамперметра ток в цепи и фиксировать показания электронного вольтметра.
|
|
|
2. Измерить амплитуды гармонических составляющих тока через диод, возникающих при воздействии на него гармонического колебания при различных углах отсечки q. Для этого отключить предварительно электронный вольтметр. Затем:
а) включить в цепь диода последовательно с источником регулируемого смещения напряжение гармонического колебания с частотой 100 кГц, подав его от высокочастотного генератора на гнездо «генератор 1»;
б) выходное напряжение с резистивной нагрузки R подать на осциллограф и анализатор спектра;
в) получить устойчивое изображение выходного сигнала на экранах осциллографа и анализатора спектра;
г) поддерживая постоянной амплитуду входного гармонического колебания, изменять напряжение смещения и измерять с помощью осциллографа длительность импульса тока в цепи t и пиковое значение напряжения на резисторе 
; одновременно с помощью анализатора спектра измерять амплитуды 
трех первых гармоник выходного напряжения, пользуясь масштабной сеткой и входным аттенюатором; все данные (значения t, , ) записывать в таблицу для 10…15 значений 
, где T — период входного гармонического колебания с частотой 100 кГц.
3. Наблюдать фильтрующее действие нагрузки на форму и спектральный состав выходного напряжения. Для этого:
|
|
|
а) включить переключателем S1.1 (положение 2) в качестве нагрузки полосовой фильтр 2, настроенный на частоту 200 кГц, изменением напряжения смещения добиться максимума второй гармоники выходного напряжения и зарисовать форму напряжения, наблюдаемую на экране осциллографа;
б) вновь переключателем S1.1 включить резистивную нагрузку R (положение 1 переключателя), отдельно при установленном значении измерить и записать значения t, , .
4. Выполнить кусочно-линейную аппроксимацию экспериментально снятой ВАХ диода и определить напряжение отсечки Uн и крутизну S (мА/В) наклонной ветви.
5. Рассчитать по экспериментальным данным величины углов отсечки q, используя формулу
.
6. Произвести нормировку амплитуд гармонических составляющих тока в цепи, измеренных в долях масштабной сетки анализатора спектра в п. 2г, к максимальному значению напряжения 
R. Функции 
представить в виде графиков в масштабе, удобном для сравнения с графиками рис. 9.3. Объяснить их различие.
7. Вычислить угол отсечки по данным п. 3б и сравнить его с углом отсечки, обеспечивающим максимальное значение амплитуды второй гармоники тока в нелинейной цепи по графику рис. 9.3. Объяснить их различие.
|
|
|
Содержание отчета
Отчет должен содержать схему цепи, в которой производились измерения; таблицу измерений и расчетных результатов; рисунок формы напряжения по п. 3а; сравнительные графики коэффициентов А. И. Берга 
и функций Fk(q); объяснение полученных результатов и выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. В чем состоят особенности анализа нелинейных цепей?
2. Какие основные способы аппроксимации характеристик нелинейных цепей Вам известны?
3. Дайте определение угла отсечки, в каких случаях используется это понятие?
4. Как влияет нагрузка на ток, протекающий через диод при гармоническом воздействии?
5. В чем различие между коэффициентами и функциями Берга? Как необходимо организовать эксперимент, чтобы непосредственно измерить коэффициенты Берга?
6. При каких углах отсечки 
? Как интерпретировать это обстоятельство?
7. Опишите методику экспериментального определения графиков коэффициентов Берга.
8. Может ли нелинейный элемент работать в линейном режиме? Если да, то чему равен в этом случае угол отсечки?
|
|
|
9. Нелинейный элемент имеет ВАХ с ограничением, и на выходе появляются ограниченные cos-импульсы тока. Рассчитайте амплитуды гармоник выходного тока, используя коэффициенты Берга.
10. Изобразите взаимное положение ВАХ нелинейного элемента и входного гармонического сигнала при углах отсечки q = 0°, 90°, 180°.
11. ВАХ нелинейного элемента аппроксимирована кусочно-нелинейно: прямой i = 0, u £ 0 и параболой i = a2u2, u > 0. Найдите амплитуды гармоник 
. Можно ли при этом воспользоваться коэффициентами Берга?
12. На нелинейный элемент с кусочно-линейной ВАХ подано АМ‑колебание. Изобразите выходной ток и его спектр.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 265; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!