Аппроксимация характеристик нелинейных элементов радиотехнических цепей

1. Цель работы

Ознакомление с методами аппроксимации характеристик нелинейных элементов радиотехнических цепей; изучение методов гармонического анализа колебаний в нелинейных цепях; экспериментальные исследования преобразования спектров колебаний в нелинейных резистивных цепях.

2. Описание лабораторной установки

нелинейный колебание частота сигнал Рис. 2.1. Структурная схема лабораторной установки В состав лабораторной установки входят источник постоянного напряжения смещения (Е_см) и генератор гармонических колебаний (G). Напряжение смещения регулируется с помощью ручки «смещение», расположенной на лицевой панели лабораторной установки, и измеряется вольтметром В7−26, подключаемым к клемме К2. Генератор G посредством переключател В1 может быть подключен к входу исследуемой нелинейной цепи или отключен от него. Выходная клемма генератора и ручки регулировки амплитуды и частоты генерируемых колебаний расположены на передней панели блока управления лабораторной установкой.

Переменная составляющая напряжения на входе исследуемой нелинейной цепи может создаваться также внешним генератором Г4−18А при его подключении к клемме К1. Если включены внешний и внутренний генераторы, то напряжение на входе исследуемой цепи представит собой сумму постоянной составляющей и двух гармонических составляющих с разными амплитудами и частотами. Действующее значение переменных составляющих на входе и выходе цепи измеряются вольтметром В3−38.

Мгновенное значение выходного напряжения можно наблюдать на экране осциллографа. Если нагрузкой является резистор, то напряжение на выходе исследуемой цепи пропорционально переменной составляющей тока в нелинейном элементе, т. е., как и ток состоит из нескольких гармоник. Если же нагрзкой является колебательный контур, то напряжение на выходе цепи пропорционально только одной гармонике тока, попавшей в полосу пропускания контура.

3. Результаты измерений

Задание 1. Измерение эквивалентного сопротивления контура.

Е_см=-0,9 В, U_вх= 100 мВ

U_вых= 0,21 В, Т_вых= 5 мкс

=0.05

Из графика 6.1.:

Крутизна характеристики в рабочей точке: S=.

Эквивалентное сопротивление контура:

кОм Задание 2. Исследование спектра тока транзистора в режиме больших амплитуд.

Цепь с включенным резистором:

Параметры входного сигнала:

Е_см=-2,7 В, U_вх= 1,5 В; S=

Параметры выходного сигнала (осциллограмма выходного сигнала изображена на рисунке 3.2.1.):

t_и= 2 мкс, Т= 5 мкс, =

Рис. 3.2.1. Осциллограмма выходного сигнала Цепь с включенным LC — контуром.

Таблица 3.2.2. Результаты измерений

Расчет гармоник сигнала на выходе цепи:

;

А Задание 3. Исследование спектра тока транзистора в режиме малых амплитуд.

Параметры входного сигнала:

Е_см=-2,0 В, U_вх= 0,3 В; S=

Рис. 3.3.1. Осциллограмма выходного сигнала Расчет гармоник сигнала на выходе цепи:

Аппроксимация характеристики транзистора:

Результаты измерений

Задание 4. Исследование колебаний комбинационных частот.

Параметры входного сигнала генератора Г4−106:

Параметры входного сигнала внутреннего генератора:

Е_см=-2,0 В Параметры выходного сигнала:

U_вых=95 мВ

T_вых=3,3 мкс

4. Выводы

В данной лабораторной работе мною был исследован гармонический метод анализа нелинейных цепей. Были освоены 2 метода анализа — «кратных углов» и «угла отсечки». Результаты исследований совпали с теоретическими расчетами амплитудных спектров.