Исследование избирательных свойств резонансного усилителя

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Nbsp; Кафедра РРС

Лабораторная работа №2

по дисциплине

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

Прохождение амплитудно-модулированных колебаний и радиоимпульсов через избирательную цепь

Вариант 12

Работу выполнил:

студент группы

РЭА-41-15

СанатулловаИльсия

Работу проверил:

доц. Михайлов А.Л.

Цель работы:изучение характеристик резонансного усилителя, характера искажений, возникающих при прохождении АМ - колебаний и радиоимпульсов через линейную избирательную цепь (резонансный транзисторный усилитель, работающий в режиме усиления малых сигналов).

Общие сведения.

Для изучения характера искажений при прохождении АМ - колебаний и радиоимпульсов через резонансный транзисторный усилитель важно знать амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики этой избирательной цепи. Одноконтурный резонансный усилитель может быть представлен в виде схемы замещения (рис. 5.1).

На схеме замещения SE1 - зависимый источник тока; Ri- внутреннее сопротивление источника; L иС- соответственно индуктивность и емкость колебательного контура в коллекторной цепи и Rш- сопротивление резистора нагрузки. Передаточная функция для рассмотренной модели резонансного усилителя имеет вид

Здесь – максимальный коэффициент усиления, - обобщенная эквивалентная расстройка и – отклонение частоты от резонансной. Справедливы следующие соотношения для используемых при этом анализе параметров: эквивалентной добротности, добротности, характеристического сопротивления и резонансной частоты, сответственно,

Передаточная функция может быть выражена через расстройку и модулирующую частоту

Если обозначить через τ_kпостоянную времени контура резонансного усилителя (с учетом проводимости активного элемента)

то

Нормированная АЧХ усилителя представляется в виде (см. рис.5.2)

а нормированная ФЧХ (без учета не зависящего от частоты сдвига ) в виде

Относительная полоса пропускания резонансного усилителя определяется по ослаблению амплитуды на границе полосы до от максимального уровня (при аэкв=0); будучи выраженной через обобщенную расстройкуаэкв, она равна 2. Для перехода от

безразмерной относительной полосы пропускания 2 к размерной полосе положим .Тогда полоса пропускания

где Qэкв– добротность нагруженного контура. Выражение (5.7) позволяет найти Qэкв, если известна резонансная частота и расстройка , при которой выходное напряжение уменьшается до значения 0,707Eвых max.

Пусть на вход резонансного усилителя подается AM – колебание вида

где - начальная фаза модулирующей функции, а – начальная фаза несущего колебания. При использовании (5.4) напряжение на выходе резонансного усилителя будет иметь вид [1]

где

Первое слагаемое в фигурных скобках определяет вынужденное, а второе - свободное колебание. В стационарном режиме (при t >> ) выходное колебание имеет следующий вид:

Огибающая этого колебания отличается от огибающей второго колебания тем, что: 1) глубина модуляции выходного сигнала

меньше, чем глубина модуляции входного сигнала М; относительное уменьшение глубины модуляции может быть представлено в виде коэффициента демодуляции (см. рис. 5.3)

2) огибающая амплитуды на выходе отстает по фазе от огибающей входного колебания на угол

При расстройке, т.е. при в выходном сигнале возникают биения. Это видно, например, из того, что если не совпадают (рис. 5.4.а), коэффициенты усиления боковых частот входного сигнала будут разные, что приведет к симметрии боковых частот в выходном сигнале. Для случая симметрии боковых частот выходного сигнала на рис. 5.4б построена векторная диаграмма напряжений. Здесь вектор OD изображает несущее колебание, фаза которого запаздывает относительно фазы входной эдсЕо(принятой равной нулю) на угол (что соответствует положительной расстройке > 0). Амплитуда колебания верхней боковой частоты (вектор DC1) в данном случае значительно меньше амплитуды колебания нижней боковой частоты (вектор DC2). Длина разнодействующего вектора OF, изображающего результирующее колебание, изменяется по сложному закону, не совпадающему с гармоническим законом изменения огибающей эдс. Этим объясняется искажение формы огибающей и возникновение паразитной фазовой модуляции колебания.

При подаче на резонансный усилитель с передаточной функцией (5.4) в момент времени t=0 гармонической эдс

напряжение не его выходе определится выражением (5.1)

Здесь причем

С ростом сопротивления Rшпроводимость Gшуменьшается и, следовательно, возрастает постоянная времени . При = 0 огибающая амплитуд выходного сигнала нарастает по закону 1-exp(-t/ ), так как

что непосредственно следует из (5.10). Отсюда следует, что с ростом Rш, а следовательно, и с ростом значения крутизна фронта выгодного сигнала будет все более и болee уменьшаться.

При наличии расстройки 0 зависимость крутизны фронта от значительно усложняется и определяется зависимостью (см. рис. 5.5)

Исходные данные для варианта 12:

Исследование избирательных свойств резонансного усилителя

1.1. Отключаем R4 с помощью ключа S1 от контура. На вход усилителя подаем с генератора гармонический сигнал амплитудой около 1мВ. Устанавливаем частоту гармонических колебаний равной резонансной частоте fp контура усилителя. Момент настройки в резонанс фиксируется по максимальной амплитуде Uвых.max отклонения милливольтметра, подключенного к выходу схемы усилителя или по осциллограмме осциллографа при изменении частоты сигнала вблизи 1,5 МГц.

1.2. Определяем полосу пропускания 2 f0: для этого необходимо настроить частоту fo генератора относительно частоты fp так, чтобы амплитуда на выходе уменьшилась до уровня 0,707Uвых.max. Расстройку производим в большую и меньшую стороны от резонансной частоты. Вычисляем значение полосы пропускания по формуле fp = fmax - fmin. По найденному значению полосы определяем эквивалентную добротность резонансного усилителя Qэкв = fp/2 fp.