МИНОБРНАУКИ РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
(ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова»)
Кафедра «Радиотехника»
Лабораторная работа №2
«Преобразование формы и спектра сигналов безинерционным нелинейным элементом».
Выполнил:
ст. гр. 6-76-1
Бусыгин М. П.
Проверил:
Загидуллин Ю.Т.
Ижевск 2012
Преобразование формы и спектра сигналов безинерционным нелинейным элементом
Цель: Изучение формы и спектра сигналов на выходе резистивной цепи, содержащей нелинейный безинерционный элемент при моно- и бигармоническом воздействии.
Ход работы:
Рис.1. Общий вид лабораторной установки.
Стенд содержит ряд функциональных узлов, моделирующих функциональную схему систем связи, а также все необходимые источники сигналов и измерительные приборы:
- источник сигналов;
- блоки КОДЕР-1, АЦП и сумматор;
- блок индикации;
- сменные блоки.
В данной работе используется сменный блок ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ В НЕЛИНЕЙНОЙ ЦЕПИ. Принципиальная схема используемой цепи (рисунок 2) содержит резистивный усилителmysq каскад на полевом транзисторе.
Рис.2. Принципиальная схема используемой цепи.
Снятие ВАХ
Снятие вольтамперной (сток-затворной) характеристики полевого транзистора ic=f(Eсм) производится путем последовательной установки ряда напряжений смещения, измеряя для каждого из них значения тока стока ic.
Таблица 1
Eсм, В |
0 |
-0,5 |
-1 |
-1,5 |
-1,6 |
-1,75 |
-1,9 |
-2,5 |
ic, мА |
2,25 |
1,75 |
1 |
0,5 |
0,4 |
0,25 |
0,125 |
0 |
Рис.3. ВАХ.
Моногармоническое воздействие Uзи=Есм+Umcos2πf1t.
На построенной ВАХ границы квадратичного участка U0<Есм<0, где U0=-2,5В – напряжение отсечки.
Рис.4. ВАХ. Рабочая точка по середине квадратичного участка.
Преобразование на квадратичном участке ВАХ.
Положение рабочей точки выбирается на середине квадратичного участка ВАХ, т.е. Есм1=U0/2 (рисунок 4).
Есм1=-2,5/2=-1,25 В.
Установим полученное Есм1 потенциометром на лабораторной установке.
Пронаблюдаем временные диаграммы и спектры при моногармонческом сигнале на входе и выходе преобразователя. В качестве входного сигнала будем использовать моногармонический сигнал с частотой 1кГц, что соответсвует 1мс, и амплитудой 1В.
Рис.5. Осциллограмма выходного сигнала.
Ручки управления на панели осциллографа находились в положении 50 мВ/дел и 0,5 мс/дел.
Из рисунка 5 видно, что период выходного сигнала равен 0,5*2,2=1,1 мс, что соответствует 1/1,1=0,9 кГц.
Рис.6. Спектр моногармонического сигнала на входе преобразователя.
Из рисунка 6 видно, что частота спектральной линии равна 1 кГц, что соответствует 1 мс.
Амплитуда сигнала на осциллографе не совпадает с амплитудой сигнала на ПК. Расхождение значений амплитуд сигнала на осциллографе и на ПК объясняется тем, что на стенде лабораторной установки ручка регулировки входа ПК не была повёрнута максимально вправо, что соответствовало бы максимальному сигналу. Сделано это было из-за того, что при подаче максимального сигнала на выходе появлялась так называемая «перегрузка», которая выражалась появлением дополнительных спектральных линий. Дальнейшие несоответствия амплитуд объясняется аналогично.
Рис.7. Спектр моногармонического сигнала на выходе преобразователя (1).
Рис.8. Спектр моногармонического сигнала на выходе преобразователя (2).
Из рисунков 7 и 8 видны амплитуды и частоты спектральных линий сигнала на выходе преобразователя:
Таблица 2
Есм1=-1,25 В, Um1=1,25 В, U1= Um1/√2=0,88 В |
||||||||
f1, кГц |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
Uс, мВ |
11 |
28 |
12 |
0,5 |
0,7 |
0,6 |
0,5 |
0,3 |