6 Лабораторное задание

1. Ознакомиться с лабораторной установкой и с используемыми в работе измерительными приборами.

2. Изучить экспериментально особенности преобразования формы и спектра сигнала в безынерционном нелинейном элементе при гармоническом внешнем воздействии (на примере нелинейного резистивного усилителя).

3. Исследовать экспериментально принцип и особенности работы нелинейного резонансного усилителя .

4. Изучить принцип и особенности умножения частоты на основе нелинейного резонансного усилителя и характер зависимости энергетической эффективности умножения от угла отсечки тока.

5. Ознакомиться с особенностями преобразования частоты на основе нелинейного резонансного усилителя.

7 Порядок выполнения работы

1. Включить лабораторную установку и приборы.

2. Для исследования процессов преобразования формы и спектра сигнала в схеме нелинейного резистивного усилителя при гармоническом внешнем воздействии необходимо: получить и зарисовать временные и спектральные диаграммы выходного напряжения (тока) при различных значениях напряжения смещения, соответствующих углам отсечки 180⁰ и 60⁰ градусов.

Примечания:

1. Частота входного сигнала устанавливается равной резонансной частоте колебательного контура – по максимуму напряжения на нем. При этом сопротивление Rш должно быть отключено.

2. Необходимое напряжение смещения для соответствующего угла отсечки устанавливается с учетом заданной ВАХ транзистора и результатов расчета (смотри раздел 3). Допускается также оценка величины угла отсечки по временной диаграмме напряжения на сопротивлении нагрузки.

3. Амплитуда входного сигнала при угле отсечки 180⁰ не должна превышать 1 В.

3. Изучение особенностей нелинейного резонансного усиления. Данный пункт рекомендуется выполнять при угле отсечки примерно 90⁰, для чего необходимо установить величину напряжения смещения Е_см = U_О. Амплитуда входного сигнала равна 2 В. Наблюдать и зарисовать временные и спектральные диаграммы сигналов:

• тока стока транзистора – напряжения на активном сопротивлении нагрузки (кнопка "R вкл." нажата);

• напряжения на выходе нелинейного резонансного усилителя – на контуре (кнопка "LC вкл" нажата) при отключенном сопротивлении Rш.

3. Изучение особенностей умножения частоты на основе нелинейного резонансного усилителя. Наблюдать и зарисовать осциллограммы и спектральные диаграммы тока стока транзистора и напряжения на контуре для двух случаев умножения частоты:

• умножения в два раза;

• умножения в три раза.

Необходимая частота входного сигнала f_вх должна быть выбрана с учетом определенного выше значения резонансной частоты f_рез колебательного контура и требуемого коэффициента умножения частоты, т.е. f_вх = f_рез / n (n – 2 и 3 соответственно).

Амплитуда подводимого гармонического сигнала – U_mвх = 4 В, напряжение смещения на затворе транзистора выбирается из условия обеспечения оптимального угла отсечки для соответствующего коэффициента умножения (см. результаты расчета раздела 3).

Примечания:

1. При выполнении пунктов 4 и 5 рекомендуется подстраивать частоту генератора (в небольших пределах), добиваясь максимального уровня напряжения сигнала на контуре.

2. Осциллограммы и спектральные диаграммы тока нелинейного элемента и напряжения на выходе изображать под соответствующими диаграммами на входе с соблюдением масштабных соотношений по осям координат.

5. При ознакомлении с преобразованием частоты необходимо получить и зарисовать спектральные диаграммы тока стока транзистора и напряжения на выходе для двух случаев преобразования частоты:

• преобразование по частоте "вверх";

• преобразование по частоте "вниз".

При преобразовании по частоте "вверх" частота f_вх = 6 кГц, значение частоты второго генератора (гетеродина) f_пр выбирается из условия, чтобы f_вых = f_вх + f_пр совпала с резонансной частотой контура. При преобразовании по частоте "вниз" частота f_вх принимается равной 22 кГц, а f_пр выбирается из условия, чтобы f_вых = f_вх – f_пр была также равна резонансной частоте контура. Амплитуды обоих сигналов выбираются равными 1 В, напряжение смещения на затворе транзистора E_см = –2 В.