Author: Грановский Р.А.
Tags: радиотехника учебное пособие издательство маи радиотехнические устройства генерирование
Year: 2006
Text
/МОСКОВСКИЕ
40И4ШЮННЫН
институт
УСТРОЙСТВА
ГЕНЕРИРОВАНИЯ
И ФОРМИРОВАНИЯ
СИГНАЛОВ
Москва • 2006
4
Г
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ
(государственный технический университет)
УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ
И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Лабораторные работы
(для дневной и вечерней форм обучения)
Под редакцией проф. Р.А. Грановской
Утверждено
на заседании редсовета
6 июня 2005 г.
Москва
Издательство МАИ
2006
Авторы:
Гурова И.И., Добычина Е.М., Земцов Г.П., Кузьмина Г.А.,
Кондратьев А.Л., Михайлов H.IL, Шкаликов В.Н., Щербачев А.Ю.
Устройства генерирования и формирования сигналов: Лабораторные ра-
боты / ИИ. Гурова, Е.М. Добычина, Г.П. Земцов и др.; Под ред. Р.А. Гра-
новской. — М.: Изд-во МАИ, 2006. — 100 с.: ил
В учебном пособии приводятся описания лабораторных работ по ос-
новным разделам курса «Устройства генерирования и формирование сиг-
налов» и методика расчета режимов работы активного прибора генерато-
ров исследуемых устройств с необходимыми таблицами.
Для студентов радиотехнических специальностей.
Рецензенты: кафедра «Радиотехнические устройства» МГТУГА
(зав. каф, проф., д-р техн, наук В.В. Криницин);
канд. техн, наук В.А. Романюк
© Московский авиационный институт
(государственный технический университет), 2005
ПРЕДИСЛОВИЕ
Лабораторные работы отражают основные разделы курса «Уст-
ройства генерирования и формирования сигналов».
В описаниях работ указывается цель работы, необходимый для
подготовки теоретический материал, даются пояснения особенно-
стей схем и конструкций установок и подробные указания к вы-
полнению исследований. Излагается задание на исследование.
Приводимые контрольные вопросы позволяют студентам проверить
свою подготовку к работе.
Теоретический материал имеется в учебных пособиях [1—4],
предназначенных для подготовки к лабораторным работам, и в
описаниях не приводится.
Перед тем, как приступить к выполнению работы, необходи-
мо ознакомиться с правилами выполнения работ в лаборатории,
приведенными в начале пособия.
Постановка лабораторных работ выполнена: Добычиной Е.М.
— л. р. 3; Кондратьевым А.Л. — л. р. 4А, 6; Земцовым Г.П. — л. р.
4Б, 5, 9; Михайловым Н.П. — л. р. 12; Гуровой И.И. — л. р. 8;
Кузьминой Г.А. — л. р. 10; Щербачевым А.Ю. — л. р. 7; Шкалико-
вым В.Н. — л. р. 11. Общее редактирование описаний — Гранов-
ской Р.А.
3
ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ В ЛАБОРАТОРИИ
При подготовке к работе:
, *
1. Ознакомиться с описанием работы.
2. Изучить принципиальную схему исследуемого устройства и
ознакомиться со схемой измерительной установки.
3. Изучить теоретический материал и ответить на контрольные
вопросы, рекомендуемые в описании,
4. Выполнить предусмотренные в описании расчеты.
5. Заготовить форму отчета, содержащую: необходимые расче-
ты, принципиальную схему исследуемого устройства, заготовки для
таблиц, заполняемых при снятии эксперимента.
При выполнении работы в лаборатории:
1. Организуются бригады в составе двух-трех человек.
2. Ознакомиться с инструкцией по технике безопасности, пос-
ле чего расписаться в лабораторном журнале кафедры.
3. После проверки преподавателем готовности к выполнению
работы получить допуск к выполнению работы.
4. Расчеты, связанные с обработкой экспериментальных дан-
ных, выполняются в лаборатории; графики, требуемые в описании,
вычерчиваются в заготовленной форме отчета.
5. Работа считается законченной после просмотра и утвержде-
ния полученных данных преподавателем.
6. По окончании работы выключить все приборы, отключить
установку от сети и сдать дежурному лаборанту.
Оформление отчета:
1. Первая страница отчета оформляется по следующему образцу:
МАИ
Кафедра 406
Лаборатория радиопередающих устройств
Групп а___________________
•- Студент_________________
(фамилия,и.о.)
4
Отчет о лабораторной работе начинается с указания номера
работы и её названия.
Например:
Работа 4А. Исследование транзисторного.генератора
с внешним возбуждением
2. Графики вычерчиваются на листах отчета. Точки графиков,
полученные при эксперименте, выделяются кружочками, звездоч-
ками, треугольниками и т.д. Кривые проводятся плавно, отражая
характер изменения измеряемой величины. Под каждым графиком
ставится номер. На графиках также указываются величины, кото-
рые при эксперименте не меняются, но существенны для характе-
ристики условий эксперимента.
3. Расчету отдельных величин должны предшествовать крат-
кие объяснения и буквенное изображение формул.
4. Отчет должен содержать краткие выводы по работе. Выводы
не регламентированы — в них можно истолковать полученные ре-
зультаты с точки зрения теории, объяснения причин отклонения
результатов эксперимента от теории, дать оценку погрешности при
измерениях и пр.
5. После представления преподавателю оформленного отчета
и пояснений своих выводов студент получает зачет по работе.
6. Отчеты по выполненным лабораторным работам остаются у
студента и используются при подготовке к экзаменам по курсу.
5
РАБОТА 3.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОЧИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ВЧ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ НА ТРАНЗИСТОРЕ
Цель работы: ознакомление с принципом работы и методикой
расчета режима транзисторного генератора с внешним возбужде-
нием, работающего усилителем мощности ВЧ колебаний; иссле-
дование режимов работы ВЧ усилителя при изменении мощности
возбуждения на его входе, напряжения коллекторного питания и
смещения на базе транзистора; снятие рабочих характеристик ВЧ
усилителя мощности: зависимости выходной мощности, коэффи-
циента усиления по мощности и коэффициента полезного действия
от мощности возбуждения, напряжения коллекторного питания и
напряжения смещения на базе транзистора, при неизменной час-
тоте входных ВЧ колебаний.
Теоретическая подготовка к работе
4
При подготовке к работе изучить теорию транзисторного ге-
нератора с внешним возбуждением, изложенную в учебном посо-
бии [1, гл. 1, § 1,1...1,7]. Расчет режима транзистора приведен в
настоящем пособии на с. 84.
Описание лабораторной установки
Структурная схема лабораторной установки приведена на
рис. 3.1. В ее состав входят: макет исследуемого ВЧ усилителя мощ-
Рис. 3.1
6
ности и возбудитель с частотой 26,7 МГц, выполненные в одном
ВЧ блоке, а также вольтметр «UBb]X», измеряющий эффективное
значение напряжения на выходе ВЧ усилителя. Питание каскадов
лабораторной установки осуществляется от источника питания 2,
а напряжение смещения на базе транзистора ВЧ усилителя обес-
печивает двухполярный источник питания Л
Структурная схема ВЧ блока представлена на рис. 3.2. Возбу-
дитель, состоящий из задающего кварцевого автогенератора и ма-
Рис. 3.2
ломогцного усилителя (буферный каскад), обеспечивает возбужде-
ние исследуемого ВЧ усилителя мощности. На лицевой панели ВЧ
блока находятся шкалы прибора «Up», измеряющего ВЧ мощность
Рвх на входе исследуемого ВЧ усилителя, и миллиамперметра
контролирующего величину постоянной составляющей коллектор-
ного тока в цепи питания усилителя. Здесь же расположены ручки
регулировки входной мощности «Рвх», напряжения питания 47ко
«R1» и напряжения смещения на базе «R2», а также шкалы
отсчета значений сопротивления Я1 и напряжения £/Б0.
Упрощенная принципиальная схема исследуемого ВЧ усили-
теля мощности приведена на рис. 3.3. Усилитель собран на бипо-
лярном транзисторе VT1 по схеме с общим эмиттером. Мощность
возбуждения Рвх подается на вход усилителя с выхода буферного
каскада, регулируется ручкой «Рвх» и измеряется прибором, под-
ключенным к точке «Up» и к корпусу усилителя. Значение мощ-
ности Рвх определяется по градуировочной табл. 3.1 прибора «Up»,
приведенной в конце описания работы. Конденсатор С1 разделяет
по постоянному току входную цепь усилителя и возбудитель. Вход-
ная согласующе-трансформирующая цепь (СТЦ) усилителя обра-
зована параллельным колебательным контуром LI, С2, СЗ, частич-
7
С9
1 UB 2
Рис. 3.3
но включенным в коллекторную цепь буферного каскада возбуди-
теля и имеющим емкостную связь со входом транзистора VT1 уси-
лителя. В коллекторной цепи транзистора VT1 СТЦ образована
параллельным колебательным контуром с элементами L4, С6, С7,
настроенным на частоту возбуждающих колебаний ВЧ усилителя.
Контур частично включен в коллекторную цепь транзистора и
имеет емкостную связь с нагрузкой Яд - 50 Ом. Конденсатор С5
разделяет по постоянному току цепь питания транзистора и СТЦ.
Напряжение смещения t/B0 на базу транзистора подается по
параллельной схеме от двухполярного источника питания 7, с на-
пряжением 17Б, на выходе которого параллельно подключен пере-
менный резистор R2, позволяющий регулировать напряжение сме-
щения U^q. Блокировочная индуктивность £2, имея большое со-
противление высокочастотному току, препятствует прохождению
этого тока со входа усилителя в цепь смещения. Блокировочный
конденсатор С4 дополнительно защищает источник питания 1 от
высокочастотного тока, имея малое сопротивление этому току. При
изменении значения сопротивления R2 ручкой «R2» меняется на-
пряжение смещения 77Б0 на базе транзистора VTL Изменение по-
лярности напряжения смещения достигается подключением ште-
керов с проводниками 7 и 2 (см. рис. 3.3) к соответствующим гнез-
дам (+) и (—) источника питания 1.
8
Постоянное коллекторное напряжение С/ко подводится к тран-
зистору от источника питания 2 через переменное сопротивление
R1, последовательно включенное в цепь питания, что позволяет
изменять напряжение на коллекторе, регулируя сопротивление R1.
Напряжение Z7K0 коллектора определяется как = ^пит ~
где — напряжение на выходе источника питания 2, 7К0 — по-
стоянная составляющая коллекторного тока, измеряемая миллиам-
перметром «1К0», R1 — значение сопротивления, при котором оп-
ределяется напряжение Z7K0. Миллиамперметр защищен от
высокочастотного тока емкостью С9. Цепь коллекторного питания
транзистора построена по параллельной схеме. Блокировочные
элементы: индуктивность L3 и конденсатор С8 защищают цепь
коллекторного питания от протекания в ней токов высокой часто-
ты.
Задание
При подготовке к работе:
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Рассчитать параметры граничного режима работы безынер-
ционного транзистора ВЧ усилителя мощности при возбуждении
от источника ВЧ напряжения (с. 84).
Исходные величины для расчета: — выходная мощность
транзистора на первой гармонике; f — рабочая частота; 0 — угол
отсечки; t/K0, 5^, 5, и'ъ — параметры транзистора.
В результате расчета определить параметры режима: — на-
пряженность граничного режима; — амплитуду первой гармо-
ники коллекторного напряжения; /ко — постоянную составляю-
щую коллекторного тока; — амплитуду первой гармоники кол-
лекторного тока; Pq — мощность, подводимую к транзистору от ис-
точника питания в коллекторной цепи; Т|э — электронный КПД;
^К1 ” эквивалентное сопротивление коллекторной цепи для пер-
вой гармоники тока; (/Б1 — амплитуду первой гармоники напря-
жения возбуждения на базе; {7Б0 — напряжение смещения на базе.
9
Исходные данные для расчета:
Лых1 =2>56 Вт;/=26,7 МГц; 0 = 80е; /7К0 = 25 В;
5^ = 0,2 A/В; S = 0,4 А/В; 77' = 0,7 В.
3. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и отве-
тить на контрольные вопросы. Сделать заготовку для отчета.
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняется эксперимент, с расположением измерительных прибо-
ров, деталей и регулировок установки.
5. Подготовить лабораторную установку к работе.
Включить тумблерами «Сеть» источники питания. Установить
на источнике питания 2 напряжение 25 В, а на источнике питания
7 — напряжение 0,7 В. Подсоединить штекер с проводом 1 иссле-
дуемого макета усилителя к гнезду (+), а штекер с проводом 2 к
гнезду (—) источника питания 7. Подключить вольтметр «UBb)x» к
выходу ВЧ блока. Включить вольтметр тумблером «Питание» и
установить предел его шкалы измерения 30 В.
ВНИМАНИЕ! Включать макет допускается только после уста-
новки ручек на лицевой панели ВЧ блока: «Rl», *R2», «Рвх» в край-
нее левое положение.
Включить тумблером «Сеть» макет. Приступить к выполнению
работы.
6. Снять зависимости выходной мощности Ръых, коэффициента
усиления по мощности и коэффициента полезного действия л ВЧ
усилителя мощности от мощности возбуждения Рвх на его входе при
постоянной частоте возбуждения f = const.
Убедиться, что ручки «Rl», «R2», «Рвх» находятся в крайнем
левом положении, что соответствует следующему режиму транзис-
тора VTJ:
Rl = 0, напряжение коллекторного питания 17К0 = 77пит =25 В;
R2 = 0, напряжение смещения на базе 77БО — 0 В;
Рвх = 0 Вт, мощность возбуждения ВЧ усилителя.
Снять зависимость выходного ВЧ напряжения 77вых на нагруз-
ке ВЧ усилителя и постоянной составляющей коллекторного тока
10
/к0 от мощности возбуждения ВЧ усилителя Рвх. При снятии за-
висимости мощность Рвх менять ручкой «Рвх» так, чтобы показа-
ния прибора «Up» изменялись от 2 В до 6 В с шагом 1 В, при этом
значения мощности Рвх определять по табл. 3.1, эффективное зна-
чение выходного ВЧ напряжения С7ВЫХ измерять вольтметром
«UBbIX», а величину постоянной составляющей коллекторного тока
/ко — миллиамперметром
Используя полученные данные, рассчитать для каждого зна-
чения Рвх, приняв Ли - 50 Ом, для ВЧ усилителя:
мощность, подводимую к коллекторной цепи от источника
питания Ро =/KOtZKO;
выходную МОЩНОСТЬ Рвых =^ВЫХ/Лн *
коэффициент усиления по мощности Кр = Рвых /Рвх;
коэффициент полезного действия ц = PnFJY/Pn-
Построить графики зависимостей: Рвых (Рвх), Кр (Ръх), П (Рвх)
при f ~ const.
7. Снять зависимости выходной мощности РЪЪ1Х^ коэффициента
усиления по мощности КР и коэффициента полезного действия ц ВЧ
усилителя мощности от напряжения коллекторного питания при
постоянной частоте возбуждения f~ const и мощности возбужде-
ния на входе усилителя Рвх — const.
Ручку «R2» оставить в положении «0», что соответствует на-
пряжению смещения 6/Б0 = 0 В; напряжение источника питания 2
сохранить равным 25 В. Установить мощность на входе ВЧ усили-
теля Рвх = 0,12 Вт, пользуясь показаниями прибора «иР» и табл. 3.1.
Ручкой «R1» менять значения сопротивления в цепи питания тран-
зистора от 0 до 90 Ом с шагом 22,5 Ом и определять для каждого
значения R1 постоянную составляющую коллекторного тока /ко и
эффективное значение напряжения на выходе ВЧ усилителя
Значение тока /ко измерять миллиамперметром а напряже-
ние 1/вых — вольтметром «UBbIX».
Пользуясь полученными данными, определить для каждого
значения R1 напряжение коллекторного питания транзистора
<7К0 ~ 25 — /К0Л7 и мощность на выходе ВЧ усилителя
^*вых = ^вых/^н » приняв Лн = 50 Ом. Рассчитать параметры режи-
11
ма ВЧ усилителя: мощность, подводимую к коллекторной цепи от
источника питания Ро = ^ко^КО’ коэффициент полезного действия
Я = Рвых/^05 коэффициент усиления по мощности Кр - Рвых /Рвх.
Построить графики зависимостей: Рвых( ^ко), КР( U^, я (Г/ко)
при f = const и Р^ — const. Отметить на графиках области недонап-
ряженного и перенапряженного режимов работы ВЧ усилителя.
8. Снять зависимости выходной мощности Рвых, коэффициента
усиления по мощности Кр и коэффициента полезного действия я ВЧ
усилителя мощности от напряжения смещения Uso на базе транзи-
стора при постоянных частоте возбуждения f = const и мощности
возбуждения на входе усилителя Рвх = const.
Напряжение коллекторного питания 17к0 установить равным
25 В, для чего ручку «В.1»перевести в положение «О».
Установить ручкой «Рвх», пользуясь прибором «Up» и табл. 3.1,
мощность возбуждения на входе ВЧ усилителя Рвх = 0,033 Вт.
Ручкой «R2» изменять напряжение смещения на базе тран-
зистора ИЛ сначала от 0 до +0,6 В, затем от 0 до -0,6 В с шагом
0,2 В. Для этого вначале штекер с проводом 1 исследуемого макета
усилителя подсоединить к гнезду (+), а штекер с проводом 2 —
к гнезду (—) источника питания 1. Для изменения полярности на-
пряжения £/Б0 штекеры проводов поменять местами.
Для каждого значения измерять выходное ВЧ напряжение
усилителя вольтметром «UBblx>, а постоянную составляющую кол-
лекторного тока миллиамперметром
Пользуясь полученными данными, определить: мощность на
выходе ВЧ усилителя /,вых = ^вых/^н , приняв 7?н = 50 Ом; мощ-
ность, подводимую к коллекторной цепи от источника питания
WkoJ коэффициент полезного действия ВЧ усилителя
т|= Рвых /Ро и коэффициент усиления по мощности Кр = Рвых/Рвх.
Построить графики зависимостей: Рвых(^бо)>
Т| (f/gg) при/- const и PBX=const.
Содержание отчета
1. Принципиальная схема исследуемого ВЧ усилителя мощно-
сти (см. рис. 3.3).
12
Таблица 3.1
Градуировочная таблица прибора «Up»
Показания прибора "Up", В 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4.1 5,0 5,5 6,0
Мощность 7Wu-mBt 20 33 45 55 65 76 87 98 НО 120
2. Расчет режима безынерционного транзистора на заданную
колебательную мощность согласно п.2 задания.
3. Таблицы результатов измерений и графики эксперименталь-
ных зависимостей (см. пп. 6, 7, 8).
4. Выводы по результатам проведенных исследований.
Контрольные вопросы
1. Поясните принцип работы ВЧ усилителя мощности на транзисто-
ре.
2. Поясните принципиальную схему транзисторного ВЧ усилителя
мощности, приведенную на рис. 3.3.
3. Чем отличаются области недонапряженного и перенапряженного
режимов работы активных приборов генераторов? Как можно определить
их на рабочих характеристиках усилителей мощности?
4. Нарисуйте формы импульсов коллекторного тока, в зависимости
от режима работы активного прибора.
5. Нарисуйте амплитудные характеристики усилителя мощности: за-
висимости выходной мощности Рвых и коэффициента усиления по мощ-
ности КР от мощности возбуждения при постоянной частоте на входе
f~ const .
13
РАБОТА 4А.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА
С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Цель работы: ознакомление с принципом работы и расчетом
электронного режима транзисторного генератора с внешним воз-
буждением; изучение формы импульсов коллекторного тока при
различных значениях напряжения возбуждения; исследование вли-
яния напряжения возбуждения и напряжения питания на режим
генератора.
Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к работе изучить теорию транзисторного ге-
нератора с внешним возбуждением, изложенную в учебном посо-
бий [1, гл. 1, § 1,1...1,7]. Расчет режима транзистора приведен на
с. 86.
*
Описание лабораторной установки
Структурная схема лабораторной установки приведена на рис. 4А, 1.
В установку входят: исследуемый макет генератора; задающий ге-
нератор; блок питания и блок контроля с измерительными прибо-
рами, позволяющими контролировать в генераторе напряжение
коллекторного питания постоянную составляющую коллектор-
ного тока /к0 и измерять эффективное значение напряжения воз-
буждения ГГБ1. Все три перечисленных выше блока объединены
одним корпусом (на схеме выделенном пунктиром). Установка так-
же содержит осциллограф для наблюдения формы импульсов кол-
лекторного тока транзистора и милливольтметр для измерения эф-
фективного значения первой гармоники напряжения J7Kl на кол-
лекторе транзистора.
Принципиальная схема исследуемого транзисторного генера-
тора с внешним возбуждением (усилителя ВЧ мощности) приве-
дена на рис. 4А,2. Генератор собран на биполярном транзисторе
по схеме с общим эмиттером и имеет входную Т-образную согла-
14
Рис. 4А
сующе-трансформирующую цепь (СТЦ) из индуктивности £1 и ем-
костей Ci. С2, предназначенную для согласования входного сопро-
тивления транзистора по первой гармонике и сопротивления на
входе генератора (выходного сопротивления задающего генерато-
ра).
Исследуемый генератор работает на два типа нагрузки. В по-
ложении 1 переключателя «А» к выходу генератора подключается
резистор R2 без фильтрующих цепей. Напряжение на нем практи-
чески повторяет форму коллекторного тока. В положении 2 к вы-
ходу генератора подключается П-образная коллекторная цепь вы-
сокой частоты из элементов 06, Z4, С7, 08, нагруженная на со-
противление ИЗ. ......
Питание транзистора построено по параллельной схеме и со-
держит блокировочные элементы: дроссель L3 и конденсатор С4,
защищающие источник питания Око от переменного тока. Разде-
15
лительные конденсаторы по постоянному току в выходной цепи:
С5 при резистивной нагрузке и С7 при подключении фильтрую-
щей коллекторной цепи. Напряжение смещения на базе транзис-
тора также построено по параллельной схеме и яйляется запираю-
щим так как создается цепочкой автосмещения из /fl, СЗ за счет
протекания постоянной составляющей базового тока через резис-
тор Я1. Конденсатор СЗ шунтирует резистор по переменному
току, так как —!—« 7?1 (со = 2л/ ,/— частота колебаний генера-
юСЗ
тора). На входе генератора функцию разделительного по постоян-
ному току выполняет конденсатор С1. Напряжение на входе тран-
зистора контролируется вольтметром, подключаемым к точке
и корпусу генератора. Напряжение t/K1 контролируется мил-
ливольтметром, подключаемым к точке и корпусу генерато-
ра. Форма импульсов тока контролируется осциллографом.
Задание
При подготовке к работе
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Рассчитать параметры граничного режима работы транзис-
тора генератора (с. 86).
Исходные величины для расчета: Рвых1 — выходная мощность
транзистора;/— рабочая частота; 0 — угол отсечки; t/K0, 5^,/^, —
параметры транзистора: Рвых1 = 0,5 Вт;/= 1 МГц; 0 = 80е; UKQ =
= 7 В; * 0,2 A/В; /вх = 1 МГц.
В результате расчета определить параметры режима: £ — на-
пряженность граничного режима; — амплитуду первой гармо-
ники коллекторного напряжения; 7к0 — постоянную составляю-
щую коллекторного тока; /К1 — амплитуду первой гармоники кол-
лекторного тока; Ро — мощность, подводимую к транзистору от ис-
точника питания в коллекторной цепи; цэ — электронный КПД;
— эквивалентное сопротивление коллекторной цепи для пер-
вой гармоники тока.
16
3. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и отве-
тить на контрольные вопросы. Сделать заготовку формы для отче-
та.
При выполнении работы в лаборатории
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняется эксперимент, с расположением измерительных прибо-
ров, деталей и регулировок установки.
Установить ручки на блоке питания и контроля лабораторной
установки в крайнее левое положение. Включить лабораторную
установку тумблером «СЕТЬ». Включить осциллограф.
5. Исследовать форму импульсов коллекторного тока.
Включить в коллекторную цепь нагрузку в виде активного со-
противления R2 ~ 25 Ом. Для этого поставить переключатель «А»
на макете в положение 1. Ручкой «Установка Ек» на блоке пита-
ния установить напряжение питания коллектора транзистора
Чсо = 7 В и регулировкой задающего генератора — напряжение воз-
буждения = 1,2 В. Проверить подготовку осциллографа к ра-
боте (см. приложение П1). Зарисовать с экрана осциллотрафа форму
импульсов напряжения на сопротивлении А2, повторяющих фор-
му импульсов коллекторного тока, и определить эквивалентный
угол отсечки 0экв импульсов коллекторного тока. Изменяя напря-
жение возбуждения в пределах от 0,7 В до 1,5 В, снять зависи-
мость угла отсечки 0экв от напряжения возбуждения t/E1 —
0экв (иъ J). Построить график этой зависимости. Выключить осцил-
лограф.
6. Исследовать зависимость режима работы генератора от на-
пряжения возбуждения.
Подключить к транзистору П- образную коллекторную цепь
высокой частоты с сопротивлением нагрузки АЗ = 11 Ом. Для это-
го переключатель «А* поставить в положение 2. Изменяя напря-
жение возбуждения в пределах 0,7...1,5 В, снять зависимость
постоянной составляющей коллекторного тока 7КО и высокочастот-
нрго напряжения на коллекторе от напряжения возбуждения
t/B1. По полученным результатам рассчитать значения: потребляв-
17
мой мощности Pq = /ко^кО’ выходной мощности первой гармони-
ки Р 1 , приняв сопротивление ЯК1 = 27 Ом, а также
БЪ1Х I 1ч. 1 / 14. L
электронного КПД Пэ = ^вых1/ Л/По Данным Измерений и рас-
четов построить графики зависимостей РВЫХ1( ^61)»
Пэ (Чб1Ь Лсо (^Б1) и ^к/^бР- Определить на графиках области
недонапряженного и перенапряженного режимов работы генера-
тора.
7. Исследовать зависимость режима работы генератора от на-
пряжения коллекторного питания.
Установить напряжение возбуждения (/Б) = 1,2 В. Изменяя на-
пряжение питания 17К0 ручкой «Установка Ек» на блоке питания в
пределах 3...12 В, снять зависимость /ко (САК0) и £7К1 ((/ко). По
измеренным значениям 7К0 и 7К1 рассчитать значения Ро -
^*вых1 ”“^К1/^К1 ~ -^вых]/ Лм приняв 27 Ом. По дан-
ным измерений и расчетов построить графики зависимостей
^вых1(^ко)’ “ЪСЦсо)» ^ко (Цсо) и Ца (Цсо)- Определить
на графиках области недонапряженного и перенапряженного ре-
жимов работы генератора.
Содержание отчета
1. Принципиальная схема исследуемого генератора (рис. 4А,2).
2. Расчет режима транзистора генератора согласно п,2 задания.
3. Осциллограммы импульсов коллекторного тока.
4. Таблицы результатов исследований и графики полученных
зависимостей.
5. Выводы по результатам проведенных исследований.
Контрольные вопросы
ь
1. Нарисуйте принципиальную схему транзисторного генератора с
внешним возбуждением. Поясните назначение и требования к элемен-
там схемы генератора.
2. Что такое электронный КПД, контурный КПД и общий КПД ге-
нератора?
18
3. Как зависят колебательная мощность и электронный КПД тран-
зистора от угла отсечки коллекторного тока?
4. Каковы особенности недонапряженного и перенапряженного ре-
жимов работы генератора?
5. Как зависят выходная мощность Рвых1 и КПД Лэ транзистора ге-
нератора от напряжения возбуждения Z7B1? Изобразите графики
Л1ых1(^Б1) и Пэ (^Б1)- Определите на этих графиках области недонапря-
женного и перенапряженного режимов.
6. Как зависит выходная мощность и КПД Лэ транзистора ге-
нератора от напряжения питания коллектора £/ко? Изобразите графики
Риых1( Цсо) и (ЦаР* Определите на этих графиках области недонапря-
женного и перенапряженного режимов.
РАБОТА 4Б.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО ГЕНЕРАТОРА
С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Цель работы: ознакомление с принципом работы и расчетом
электронного режима транзисторного генератора с внешним воз-
буждением; исследование зависимости режима генератора от угла
отсечки; исследование нагрузочной характеристики генератора.
Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к работе следует изучить теорию транзистор-
ного генератора с внешним возбуждением, изложенную в [1. гл. 1,
§ 1.1...1.7]. Расчет режима транзистора приведен на с. 86.
Описание лабораторной установки
Структурная схема лабораторной установки приведена на
рис. 4Б,1. В ее состав входят: исследуемый макет генератора; зада-
ющий ВЧ генератор (возбудитель); блок питания и блок контроля
с измерительными приборами, позволяющими контролировать в
генераторе напряжение коллекторного питания £7К0, постоянную
составляющую коллекторного тока /ко и измерять эффективные
значения напряжений возбуждения и первой гармоники на
коллекторе транзистора £7К1 и на выходе генератора Ц, (амплитуд-
ное значение в 72 Раз больше эффективного).
Принципиальная схема (упрощенная) исследуемого транзис-
торного генератора с внешним возбуждением (усилителя ВЧ мощ-
ности) приведена на рис. 4Б,2. Генератор собран по схеме с об-
щим эмиттером.
Генератор имеет входную согласующе-трансформирующую
цепь (СТЦ) в виде параллельного колебательного контура Л1, С1,
с которого напряжение возбуждения С/Б1 подается на вход транзи-
стора. Выходной СТЦ генератора является параллельный колеба-
тельный контур ЛЗ, С4 с характеристическим сопротивлением
р = 34 Ом и ненагруженной добротностью — 100. Для получе-
20
1)
*11 |M
о н
Л R1 R2 R3 ДЛЛ
—Обо +Мбо Uko“U”ko
2)
Рис. 4Б
ния требуемого сопротивления коллекторной нагрузки транзистор
подключен к контуру частично (коэффициент включения р = 0,55).
Сопротивление нагрузки генератора изменяется подключением к
контуру с помощью переключателя *52, обозначенного на панели
макета «RH», и сопротивлений Л9.
Цепь коллекторного питания транзистора построена по после-
довательной схеме, а цепь смещения — по параллельной схеме.
Дискретное изменение напряжения смещения на базе, снимаемо-
го с резисторов /?1, R2, ЛЗ, осуществляется с помощью переклю-
чателя 51. В цепь смещения включены блокировочные элементы:
дроссель 12 и конденсатор СЗ. Развязку по постоянному току во
входной цепи генератора обеспечивает конденсатор С2, а в выход-
ной цепи — конденсатор С6. Конденсатор С5 — блокировочный,
защищающий источник питания с напряжением от токов вы-
сокой частоты.
Контроль напряжения £7К0, (/Б1 , t/K1 производится подклю-
чением вольтметра к соответствующим точкам схемы «ико»,
21
«иК|» и к корпусу генератора. Угол отсечки устанавливается пере-
ключателем , регулирующим напряжение смещения на базе.
Задание
При подготовке к работе:
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Рассчитать параметры граничного режима работы транзис-
тора генератора.
Исходными величинами при расчете являются: Рвых1 — вы-
ходная мощность транзистора; f — рабочая частота; 0 — угол от-
сечки; Цад — напряжение питания; S^/bx ” параметры транзис-
тора. В результате расчета определить параметры режима: —
напряженность граничного режима; f/K1 — амплитуду первой гар-
моники коллекторного напряжения; — постоянную составля-
ющую коллекторного тока; /К1 — амплитуду первой гармоники кол-
лекторного тока; — мощность, подводимую к транзистору от ис-
точника питания в коллекторной цепи; цэ — электронный КПД;
“ эквивалентное сопротивление коллекторной цепи для пер-
вой гармоники тока.
Исходные данные для расчета: Рвых1 == 0,5 Вт; f = 2 МГц;
о = 90е; Цсо =* 10 В; = 0,1 A/В; /вх = 1 МГц..
3. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и с за-
данием на экспериментальные исследования. Ответить на конт-
рольные вопросы. Сделать заготовку формы для отчета.
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняется эксперимент, с расположением измерительных прибо-
ров, деталей и регулировок установки. Включить лабораторную
установку выключателем «СЕТЬ» на передних панелях макета ге-
нератора и милливольтметра. Включить тумблером «СЕТЬ» гене-
ратор сигналов (через 1...4 мин после включения тумблера «СЕТЬ»
включить тумблер «ГЕНЕРАТОР- ВКЛ»>.
5. Исследовать зависимость режима генератора от угла от-
сечки 0.
22
Установить режим работы генератора:
частота возбуждения f- 1,7 МГц; напряжение возбуждения
t%] = 0,3 В; угол отсечки тока 0—90*; напряжение питания кол-
лектора t/K0 = 10 В; сопротивление нагрузки 200 Ом.
Дискретно изменяя переключателем 51 угол 0 в интервале от
40 до 120°, для каждого 0 измерить значения 7К1 и t/K1.
ВНИМАНИЕ: Белая кнопка на передней панели макета, под-
ключающая исследуемый генератор к блоку питания н контроля, при
измерениях должна быть нажата.
При эксперименте t/K0 и (УБ1 поддерживать постоянными.
По измеренным значениям рассчитать для каждого значения
О следующие параметры генератора:
Aci = ^К1/ЛК1> ^ВЫХ1 = Л) = /’вых!/ /ф
где АК1 =p2RqRh/(Яд + Лц), Rq = pQ — резонансное сопротивле-
ние ненагруженного контура (р = 0,55; р — 34 Ом; Qo = 100).
Результаты измерений свести в таблицу и построить графики
зависимостей /К1(0), /Ко<0)> Лых1(0)» Пэ(е)- Сделать
Выводы о характере зависимостей.
1 6. Исследовать нагрузочную характеристику генератора
ЛыхИЛК1)’
Установить начальный режим работы генератора (см. п. 5). Дис-
кретно изменяя сопротивление нагрузки 7^ переключателем R^ от
20 до 400 Ом, для каждого измерить 7К0 и tZK1.
ВНИМАНИЕ: Белая кнопка на передней панели макета, под-
ключающая исследуемый генератор к блоку питания и контроля, при
измерении должна быть нажата. При эксперименте и под-
держивать постоянными.
Для известных значений R^ рассчитать эквивалентные сопро-
тивления коллекторной цепи 7?К1 = р2 RqR^Rq + RH)t приняв
0,55; TJq = pQj; р = 34 Ом; Qo = 100. По полученным результа-
L
там определить для каждого значения /?К1 следующие параметры
режима транзистора: мощности Ро = ^ко^ко’ ^вых! = ^ki/^ki’
= Пэ ~ Лых1/ Л)- Результаты измерений и расчетов
23
свести в таблицу и построить графики зависимостей
Л)<ЛК1)> PBbixl(*Ki)’ МЛК1>’ илК1)- На построенных графиках
определить области недонапряженного и перенапряженного режи-
мов работы и сопротивление jRk1 соответствующее граничному
режиму. Сравнить найденное значение ЛК1 и значения парамет-
ров /ко, Рвых1, соответствующие этому сопротивлению, с
параметрами, полученными при расчете режима транзистора.
Содержание отчета
1, Принципиальная схема исследуемого генератора, приведен-
ная на рис. 4Б,2.
2. Расчет режима транзистора генератора согласно п.2 задания.
3, Таблицы результатов исследований и графики полученных
зависимостей..
4. Выводы по выполненным исследованиям.
Контрольные вопросы
1. Нарисуйте структурную схему транзисторного генератора с вне-
шним возбуждением и поясните назначение элементов схемы.
2. Нарисуйте электрическую принципиальную схему транзисторного
генератора с внешним возбуждением. Поясните назначение элементов
схемы.
3. Продумайте порядок расчета режима транзистора на заданную
выходную МОЩНОСТЬ Рвыхр
4. Как получить в генераторе требуемый угол отсечки?
5. Как влияет выбор угла отсечки на выходную мощность и элект-
ронный КПД транзистора генератора при неизменной высоте импульса
коллекторного тока в граничном режиме?
6. Как зависит выходная мощность Рвых1 и КПД транзистора ге-
нератора от сопротивления нагрузки транзистора? Изобразите графики
Лых1^К1) и Отметьте значения сопротивления при кото-
рых наблюдаются на графиках максимумы РвыХ1 или т]э .
7. Каким образом можно регулировать сопротивление в выходной
цепи транзистора генератора?
8. Как изменяется мощность рассеяния на коллекторе транзистора
при изменении сопротивления нагрузки, если первоначально режим ра-
боты генератора был граничным?
24
I
1 РАБОТА 5.
i ИССЛЕДОВАНИЕ УМНОЖИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ
НА ТРАНЗИСТОРЕ
Цель работы: ознакомление с принципом работы и методикой
расчета режима транзисторного умножителя частоты; изучение
формы напряжения на коллекторной нагрузке умножителя часто-
ты при различных значениях коэффициента умножения; исследо-
вание влияния напряжения возбуждения на работу умножителя
частоты; исследование амплитудно-частотной характеристики ум-
ножителя частоты при различных значениях коэффициента умно-
жения.
Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к работе следует изучить теорию транзистор-
ного умножителя частоты, изложенную в учебном пособии [1, гл. 1,
§ 1.1. ..1. 8]. Расчет режима транзистора приведен на с. 85,
Описание лабораторной установки
Структурная схема установки приведена на рис. 5Л. Колеба-
ния высокой частоты UBX от задающего генератора подаются на вход
Исследуемого макета умножителя частоты. Форма напряжений на
входе и выходе умножителя частоты наблюдается на экране осцил-
Жграфа. Блок контроля содержит измерительные приборы, конт-
Рис. 5.1
25
ролирующие в умножителе частоты напряжение коллекторного
питания и постоянную составляющую коллекторного тока /ко.
Измерение эффективных значений напряжения возбуждения
и напряжения л-й гармоники на коллекторе транзистора UKn и на
выходе умножителя ЦзЫХ„ осуществляется с помощью выносных
милливольтметров.
Принципиальная схема исследуемого транзисторного умножи-
теля частоты приведена на рис. 5.2. Умножитель частоты выпол-
Рис. 5.2
нен по схеме с общим эмиттером. Умножение частоты происходит
за счет работы транзистора в режиме отсечки коллекторного тока
(режим класса «С»), при котором в спектре импульса коллектор-
ного тока содержатся гармоники входной частоты умножителя
Для выделения в полезной нагрузке колебаний с частотой nf®, где
л — номер рабочей гармоники, и подавления нерабочих гармоник
в коллекторной цепи транзистора применяются фильтры. Умно-
житель частоты может работать в режиме удвоения частоты (л = 2)
или в режиме утроения частоты (л ~ 3).
Умножитель частоты (рис. 5.2) имеет входную согласующую
П-цепь, состоящую из индуктивности £1 и емкостей С2, СЗ, обес-
печивающую требуемое входное сопротивление транзистора на ча-
стоте/0. В коллекторной цепи транзистора имеются две согласую-
ще-фильтрующие цепи, нагруженные на сопротивление R2 и под-
ключаемые к транзистору с помощью переключателя 51. Цепь, со-
стоящая из фильтрующего контура £4, С7, С8 и согласующей
26
Г-цепи £6, Cl 1, подключается к транзистору при работе умножителя
частоты в режиме удвоения частоты, а цепь, состоящая из контура
£5, 09, СЮ и Г-цепи £7, 012 — в режиме утроения частоты. Оп-
тимальное сопротивление R^ в коллекторной цепи транзистора на
выходной частоте л/0 достигается в каждой согласующе-фильтру-
ющей цепи ее Г-цепью. Фильтрующий контур цепи служит для
получения в нагрузке R2 колебаний на частоте рабочей гармоники
или п - 3) и подавления колебаний входной частоты /$. С
этой целью последовательные контуры L4, 07 и £5, С9 настроены
в резонанс на частоту входных колебаний умножителя
(4 - ^7 “ С9 И’ имея малое сопротивление на этой
частоте, замыкают колебания частоты на корпус, т.е. исключают
проникновение их в нагрузку. Параллельные контуры IAy CJ, 08 и
2,5, €9, СЮ настроены в резонанс на частоту выходных колебаний
(соответственно на 2/д и 3/0), что обеспечивает для этих коле-
баний большое сопротивление и колебания выходной частоты по-
ступают в нагрузку. Питание коллекторной цепи транзистора по-
строено по параллельной схеме. В цепь питания включены блоки-
ровочные элементы L3 и 04. Выход умножителя развязан по по-
стоянному току емкостью С5. Цепь смещения транзистора постро-
ена также по параллельной схеме и включает блокировочный эле-
мент £2, через который протекает постоянная составляющая базо-
вого тока. Напряжение смещения создается автосмещением Я1, 06
за счет протекания постоянной составляющей эмиттерного тока
через резистор Я1. Развязку по постоянному току на входе транзи-
стора обеспечивает емкость 01. Для измерения эффективных зна-
чений напряжений «иБ1», «UK1» и *0вых/2» выносные милливоль-
тметры подключены к точкам схемы «иБ1», и и к
корпусу макета умножителя.
Задание
При подготовке к работе:
1. Изучить рекомендуемую литературу.
27
2. Рассчитать параметры граничного режима работы транзис-
тора умножителя частоты при коэффициентах умножения п — 2 и
п — 3. (
Исходными величинами для расчета являются: Рвых„ ~ выход-
ная мощность транзистора на частоте рабочей гармоники;/) — ча-
стота колебаний на входе; 0л угол отсечки в рабочем режиме;
^гр ~ параметры транзистора; п — номер гармоники.
В результате расчета определить параметры режима транзис-
тора: — напряженность граничного режима; UKn и 7Кл — амп-
литуды и-й гармоники коллекторного напряжения и тока; 7К0 —
постоянную составляющую коллекторного тока; — мощность,
подводимую к транзистору от источника питания в коллекторную
цепь; Лэ — электронный КПД; 7?Кл — эквивалентное сопротивле-
ние коллекторной цепи для n-й гармоники.
Исходные данные для расчета:
Рвыхл = 0,2 Вт;/0 = 0,55 МГц; 0я=2 = 60°; 0я=3 = 40е; (7К0 = 10 В;
=0,1 А/В.
3. Ответить на контрольные вопросы. Сделать заготовку фор-
мы для отчета.
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняется эксперимент, с расположением измерительных прибо-
ров, деталей и регулировок установки.
5. Включить лабораторную установку выключателями «СЕТЬ»
на лицевых панелях милливольтметров, осциллографа, генератора
ВЧ сигнала. Установить режим работы умножителя: частота воз-
буждения/) - 0,55 МГц; напряжение возбуждения (7Б1 ~ 0,3 В; на-
пряжение питания коллектора {7К0 =
6. Ознакомиться с формой напряжения UKn на коллекторной ВЧ
нагрузке в режимах удвоения (п = 2) и утроения (п — 3) частоты.
Снять и зарисовать осциллограммы напряжений на коллекторной
нагрузке в режиме удвоения и утроения частоты.
7. Исследовать зависимость режима работы умножителя час-
тоты от напряжения возбуждения t/B1.
28
Изменяя напряжение i7B1 в интервале от 0,2 до 0,7 В, снять
зависимость тока /ко и напряжения на выходе умножителя иъыхп
(ут напряжения С/Б1 для двух значений коэффициента умножения
(л = 2 и п~ 3). Используя полученные данные, рассчитать и пост-
роить для л = 2 и п “ 3 зависимости мощности л-й гармоники в
нагрузке Р^, подводимой мощности к транзистору Ро и КПД вы-
ходной цепи умножителя т] от напряжения возбуждения С7Б1, Мощ-
ность в нагрузке рассчитывается по формуле Рнл где
Г/выхл ” эффективное значение напряжения л-й гармоники на на-
грузке; = 200 Ом — сопротивление нагрузки умножителя. Под-
водимая мощность определяется как Ро = а л - Лш /Л)-
8. Исследовать амплитудно-частотные характеристики (АЧХ)
умножителя частоты в режимах удвоения и утроения частоты.
Установить режим работы умножителя частоты: ?7К0 =10 В;
#Б1 ~ 0,3 В; п = 2. Поддерживая неизменным напряжение возбуж-
дения и изменяя частоту возбуждения/задающего генератора,
снять зависимость напряжения от частоты / контролируя на
экране осциллографа режим умножения частоты. По результатам
Измерений определить полосу пропускания умножителя частоты
£ак д/ = fR — fw где/j и/j — верхнее и нижнее значение частоты,
Ври которых С7ВЬ1ХЛ = 0,707 увым тах (С/вь]хл - максимальная
амплитуда напряжения л-й гармоники на рабочей частоте п/q). По-
вторить снятие АЧХ и определение полосы пропускания умножи-
теля в режиме утроения частоты, установив режим работы умно-
жителя: UK0 - 10 В; (УБ1 = 0,3 В; л ~ 3. Сформулировать выводы
Цо полученным результатам.
Содержание отчета
1. Принципиальная схема исследуемого умножителя частоты,
приведенная на рис. 5.2.
2. Расчет режима умножителя частоты согласно п.2 задания.
3, Таблицы результатов и графики зависимостей: /ко
*4ыхл РнП(иБ1)> П(^Б1) Для л = 2 и л = 3 при
Уа « const.
АЧХ и д/ для п — 2 и л = 3 при (7Б1 - const.
29
4. Осциллограммы напряжений на коллекторной нагрузке для
я = 2 и и = 3 на одном графике.
5. Выводы по каждому пункту исследований.
. <
Контрольные вопросы
1. Поясните назначение умножителей частоты в радиопередающих
устройствах.
2. Какие основные методы умножения частоты вам известны?
3. Поясните метод умножения частоты с использованием нелиней-
ности вольт-амперной характеристики транзистора.
4. Поясните принципиальную схему умножителя частотыt изображен-
ную на рис. 5.2.
5. Как изменяется выходная мощность и КПД генератора с внешним
возбуждением при переходе от режима усиления мощности к режиму ум-
ножения частоты?
6. Как выбрать оптимальный угол отсечки умножителя частоты для
получения максимальной выходной мощности требуемой гармоники?
РАБОТА 6. ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО
ГЕНЕРАТОРА С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
С АМПЛИТУДНОЙ КОЛЛЕКТОРНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
Цель работы: ознакомление с принципом работы и расчетом
режима транзисторного генератора с внешним возбуждением с
амплитудной коллекторной модуляцией; исследование статической
модуляционной характеристики генератора с внешним возбужде-
нием с амплитудной коллекторной модуляцией; исследование ди-
намической амплитудной и амплитудно-частотной модуляционных
характеристик генератора с внешним возбуждением с амплитудной
коллекторной модуляцией.
Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к работе следует изучить теорию амплитудной
Коллекторной модуляции транзисторных генераторов с внешним
возбуждением, изложенную в учебном пособии [1, гл. IV, § 4.1...4.4].
Расчет режима транзистора генератора при амплитудной коллек-
торной модуляции приведен на с. 87.
Описание лабораторной установки
Структурная схема установки приведена на рис. 6.1. В уста-
новку входят: макет исследуемого генератора с внешним возбуж-
дением, в котором осуществляется амплитудная коллекторная мо-
дуляция; задающий генератор, возбуждающий исследуемый гене-
Рис. 6.1
31
ратор; источник питания; блок контроля; генератор низкой часто-
ты (ГНЧ) (модулятор) и осциллограф. Задающий генератор, источ-
ник питания и блок контроля конструктивно объединены общим
корпусом, являющимся основанием макета исследуемого генера-
тора. В блоке контроля имеются приборы, измеряющие в генера-
торе постоянную составляющую тока коллектора /ко, а также эф-
фективные значения напряжений возбуждения £АБ1 и первой гар-
моники на коллекторе транзистора Ifa' Осциллограф служит для
наблюдения формы выходных колебаний генератора, а также для
измерения коэффициента модуляции Я-
Упрощенная принципиальная схема исследуемого генератора
с внешним возбуждением приведена на рис. 6.2. Генератор собран
по схеме с общим эмиттером на биполярном транзисторе. Во вход-
ной цепи генератора применена согласующая Т-образная цепь, со-
стоящая из индуктивности 1Л и емкостей Cl, 02, предназначен-
ная для согласования входного сопротивления транзистора с вы-
ходным сопротивлением задающего генератора. В выходной цепи
генератора применена П-образная согласующая коллекторная цепь
высокой частоты, состоящая из элементов 1А, 06, 07, 08, нагру-
женная на сопротивление Я2.
Питание транзистора построено по параллельной схеме. Цепь
питания состоит из блокировочных индуктивностей L3 и емкос-
тей 05, 04. 05 защищает источник питания с напряжением и
выходной трансформатор модулятора (ГНЧ) от токов высокой ча-
стоты. С4 защищает источник питания от токов низкой частоты.
Рис. 6 2
32
Напряжение смещения на базе транзистора является запирающим
и регулируемым и создается за счет падения напряжения на рези-
сторе при протекании через него постоянной составляющей тока
базы транзистора. Такой способ подачи напряжения смещения
позволяет влиять на качество модуляционной характеристики ге-
нератора. Индуктивность L2 и емкость СЗ являются блокировоч-
ными. Вход генератора развязан по постоянному току емкостью С1,
а выход генератора — емкостью С7.
Модулирующее напряжение UKF подается в коллекторную цепь
транзистора от генератора низкой частоты (ГНЧ) через трансфор-
матор и изменяет напряжение питания транзистора. Приборы, из-
ядеряющие напряжение Г7К0 и подключаются к соответствую-
щим точкам схемы «UK0» и «иК1» (см. рис. 6.2) и к корпусу гене-
ратора. Коэффициент модуляции т определяется с помощью ос-
циллографа.
Задающий генератор работает на частоте/= 1 МГц. Напряже-
ние возбуждения £АБ1 подается на базу транзистора исследуемого
генератора от задающего генератора и регулируется в пределах 0... 1 В
ручками «Регулировка U», «Грубо», «Точно», расположенными на
Передней панели блока задающего генератора. измеряется при-
бором, подключенным к точке «иЕ1» и корпусу генератора.
Роль модулятора выполняет генератор низкой частоты (ГНЧ).
Диапазон изменения его частоты от 200 Гц до 200 кГц. Использу-
емый в работе диапазон изменения амплитуды выходного напря-
жения 0...6 В. ГНЧ имеет трансформаторный выход. Вторичная
обмотка трансформатора включается последовательно с источни-
ком постоянного коллекторного напряжения UK0 исследуемого
генератора.
Задание
При подготовке к работе:
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Рассчитать параметры режима работы транзистора генера-
тора при амплитудной коллекторной модуляции в граничном ре-
жиме, соответствующем максимальной мощности при модуляции.
Исходными величинами для расчета являются: РВЬ1х1н — выход-
ная мощность транзистора в режиме несущих колебаний;/— ра-
33
бочая частота; т — максимальный коэффициент модуляции; 0 —
угол отсечки; Ц<Э ДОп» Ах ~ параметры транзистора.
В результате расчета определить параметры: — напряжен-
ность граничного режима; (7К1 и 7^ — амплитуды первой гармо-
ники коллекторного напряжения и тока; — постоянную состав-
ляющую коллекторного тока; Pq — мощность, подводимую от ис-
точника питания коллекторной цепи транзистора; Рк — мощность,
рассеиваемую коллектором; Пэ — электронный КПД; ЯК) — эк-
вивалентное сопротивление коллекторной цепи для первой гармо-
ники коллекторного тока.
Данные для расчета:
Лых1н = °>3 Вт;/= 1 мгц; т 0= 7°в; \р = <мз а/в,
Чсэдоп ~ 30 в;/вх ~ 1 МГц (параметр транзистора).
3. Ответить на контрольные вопросы. Сделать заготовку фор-
мы отчета.
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняются исследования, с расположением измерительных прибо-
ров и регулировок установки.
5. Подготовить лабораторную установку к работе.
Включить генератор низкой частоты тумблером «СЕТЬ». Ус-
тановить ручкой «Регулировка выхода» модулирующее напряжение
UF — 0. Ручку «Выходное сопротивление» установить на отметку
«50 Ом», а ручку «Шкала прибора» — на «XI». Включить осцил-
лограф тумблером «СЕТЬ».
Включить лабораторный макет тумблером «СЕТЬ-ВКЛ». Ус-
тановить ручками: «Установка UK0», «Грубо» и «Точно» £/ко = 7 В.
Ручкой «Регулировка UB1» установить напряжение возбуждения
<7Б1=1,2В.
После этого приступить к выполнению исследований.
6. Снять статическую модуляционную характеристику (СМХ)
транзисторного генератора с внешним возбуждением при амплитуд-
ной коллекторной модуляции 7К1((7^0), т.е, зависимость амплитуды
первой гармоники коллекторного тока от напряжения коллек-
торного питания (7К0 .
34
При снятии этой характеристики напряжение на коллекторе
транзистора изменять в пределах от 1 В до 13 В. Вместо амплиту-
ды первой гармоники коллекторного тока транзистора 7К1 более
удобно измерять пропорциональное ей эффективное значение на-
пряжения на коллекторе (/К1, снимая, таким образом, зависимость
Построить график зависимости UK[(UKq). Выбрать значение
постоянного напряжения на коллекторе в режиме несущей часто-
ты f7KC)H и определить пределы допустимого изменения коллектор-
ного напряжения t/K0 при модуляции.
7. Снять семейство динамических модуляционных характеристик
Исследуемого генератора для нескольких частот модуляции, т.е, се-
мейство зависимостей коэффициента модуляции ш от амплитуды
Up модулирующего напряжения т (Up) при различных частотах
йодуляции F.
Зависимости т (Up) при F = const рекомендуется снять для
частот модуляции F, равных 200 Гц, 2 кГц и 10 кГц, устанавлива-
емых ручкой «ЧАСТОТА» по шкале прибора ГНЧ.
Установить напряжение и%$ равным значению опреде-
ленному no СМХ в п.6. Установить частоту модуляции £= 200 Гц.
При снятии зависимости т (Up) при F- const модулирующее
Напряжение Up рекомендуется изменять в пределах от 0,5 В до 6 В.
Форму напряжения на коллекторе наблюдать на экране осциллог-
рафа. Для каждого значения UF определять с помощью осциллог-
рафа коэффициент модуляции
nt — ^Klmax ~~ ^Klmin
U +U ’
где ^Kimin ~ максимальное и минимальное значения <7К1,
измеряемые на экране осциллографа.
Снять зависимость т (Up), установив частоту модуляции F =
= 2 кГц, а затем £=10 кГц.
Построить графики зависимостей т (UF) при F = const для
рекомендованных частот модуляции и выделить на них линейные
участки.
8. Снять амплитудно-частотную модуляционную характеристи-
ку исследуемого генератора m(F) при UF = const, т.е. зависимость
35
коэффициента модуляции т от частоты модуляции F при посто-
янном значении амплитуды Up модулирующего напряжения.
Установить напряжение (/к0 таким же, как и в п. 7, а значение
Справным 2 В. При снятии зависимостей m(F) частоту модуляции
/’рекомендуется изменять от 50 Гц до 20 кГц, определяя для каж-
дого установленного значения частоты F коэффициент модуляции
т (т определяется так же, как и в п. 7).
Построить график полученной зависимости m(F) при
Up — const.
Содержание отчета
1. Принципиальная схема исследуемого генератора с внешним
возбуждением с амплитудной коллекторной модуляцией, приведен-
ная на рис. 6.2.
2. Расчет режима работы транзистора исследуемого генератора
согласно п.2 задания.
3. Таблицы результатов исследований и графики модуляцион-
ных характеристик исследуемого генератора.
4. Выводы по каждому пункту исследования.
Контрольные вопросы
1. Нарисуйте структурную схему радиопередатчика с амплитудной
модуляцией (AM). В каких каскадах осуществляется AM? Чем это можно
объяснить?
2. Поясните принцип работы генератора с внешним возбуждением
при AM.
3. Поясните принципиальную схему генератора с внешним возбуж-
дением с коллекторной AM, изображенную на рис. 6.2.
4. Перечислите виды амплитудной модуляции, применяемые в тран-
зисторных генераторах. Проведите их сравнительную оценку.
5. Что такое модуляционные характеристики генератора с AM? Для
чего они служат?
6. Что такое коэффициент нелинейных искажений?
7. Нарисуйте и объясните ход статической модуляционной характе-
ристики транзисторного генератора с внешним возбуждением при кол-
лекторной модуляции.
8. Нарисуйте и объясните ход динамической модуляционной харак-
теристики и амплитудно-частотной модуляционной характеристики ге-
нератора с AM.
36
РАБОТА 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОКОНТУРНОГО
ТРАНЗИСТОРНОГО АВТОГЕНЕРАТОРА С ЕМКОСТНОЙ
ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ
Цель работы: ознакомление с принципом работы и построе-
нием схемы триодного автогенератора с емкостной обратной свя-
зью; исследование режимов самовозбуждения и стационарной ра-
боты автогенератора; исследование зависимости частоты колебаний
автогенератора от параметров его колебательной системы и напря-
жения питания.
Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к работе изучить основные соотношения для
стационарного режима автогенератора и условия его самовозбуж-
дения, принципы построения схем и основные методы стабилиза-
ции частоты автогенераторов, приведенные в учебнике [4, с.120-
129, 138-141].
. Описание лабораторной установки
и
Структурная схема установки приведена на рис. 7.1. В уста-
новку входят: исследуемый макет автогенератора, блок питания,
вольтметр, милливольтметр, частотомер и осциллограф. Все изме-
рительные приборы подключаются к макету через соответствую-
Щие контактные гнезда на лицевой панели макета. На этой же па-
рили располагаются переключатели Со с и Ск, позволяющие диск-
ретно изменять емкости колебательной системы автогенератора.
Градуировочные таблицы для этих блоков емкостей приведены в
Жонце описания лабораторной работы.
< На переднюю панель макета выведена ручка регулировки пе-
ременного сопротивления j?l.
Макет включается тумблером В на задней панели корпуса ма-
кета. Блок питания подключается к гнездам (/пит, вольтметр — к
“•Жезлам источника питания t/niIT или частотомер и мил-
'W.
37
• л
ЧАСТОТОМЕР
МИЛЛИ-
ВОЛЬТМЕТР
МАКЕТ
Срс
БЛОК ПИТАНИЯ
R1
ВОЛЬТМЕТР
Рис. 7.1
UW
БОнач
Опит
ОСЦИЛЛОГРАФ
ливольтметр поочередно — к гнезду «ик1», осциллограф — к гнезду
Принципиальная схема макета исследуемого автогенератора
приведена на рис. 7.2. Автогенератор на безынерционном кремни-
евом транзисторе собран по одноконтурной схеме с емкостной
обратной связью, так называемой «емкостной трехточке», рис. 7.3,а.
Транзистор включен по схеме с общей базой, которая соединена с
Рис, 7.2
38
к
а) б) в)
Рис. 7.3
корпусом макета по высокой частоте через блокировочную емкость
С2. Цепь коллекторного питания транзистора построена по после-
довательной схеме. Блокировочная емкость С1 шунтирует источ-
ник питания 6/пит = по высокой частоте. Напряжение СБ0 нач,
необходимое для отпирания транзистора в момент самовозбужде-
ния автогенератора, регулируется сопротивлением . В эмиттер-
ной цепи транзистора включено автосмещение R3, создающее за-
пирающее (отрицательное) напряжение на базе за счет по-
стоянной составляющей тока эмиттера. Значение КЗ выбирается та-
ким, чтобы оно не шунтировало емкость контура СЗ по переменному
току, т.е. должно удовлетворяться условие КЗ »1/ • СЗ (сог = 2я/г,
fT — частота автогенератора). В стационарном режиме полное на-
пряжение смещения на базе СБ0 — (7Б0 нач — СБ0 R3 должно обес-
печивать расчетный режим транзистора с отсечкой тока.
Колебательная система автогенератора образована параллель-
ным контуром 1Л, С5 и емкостным делителем С4, СЗ (рис. 7.3,в).
Эквивалентная схема автогенератора по высокой частоте приведе-
на на рис. 7,3,(5. Напряжение обратной связи Uoc = СБЭ снимается
с емкости СЗ ((/БЭ — амплитуда напряжения база-эмитгер). Коле-
бательный контур 1Л, С5 соединен по высокой частоте с базой через
блокировочную емкость С1. Емкость С5 регулируется переключа-
телем Ск на лицевой панели макета. Нагрузка автогенератора Кк
подключена к колебательной системе через емкость связи Об, вы-
полняющей также функцию разделительной по постоянному току.
Эффективное значение первой гармоники коллекторного напряже-
ния транзистора измеряется милливольтметром, подключае-
мым к гнезду и корпусу макета (см. рис. 7.1 и 7.2).
39
Коэффициент обратной связи автогенератора (см. рис. 7.3,6)
к=к.е-'
где К, <Рк — модуль и фаза коэффициента обратной связи; (7БЭ и
(Л,, — комплексные амплитуды напряжений между базой и эмит-
тером и коллектором и эмиттером.
Для автогенератора на безынерционном транзисторе (ркй0 и
К будет действительным числом. Поэтому в данном случае
ЦбЭ _
^кэ'СЗ'
(1)
Значение К изменяется емкостью С4, которая регулируется
переключателем Со с на лицевой панели макета.
Угловая частота колебаний автогенератора (В^. = 2л/г определя-
ется резонансной частотой его колебательной системы со^ (см.
рис. 7.3,в). Полная емкость этой системы
е0 Сэ+С4+С3’ ( )
собственная угловая частота системы
* = 2п/° = 2^Гсй О)
и частота генерации fT=f$ (/0=^<%). Частота генерации при
постоянстве емкостей СЗ и С4 изменяется емкостью .С5. Однако
при регулировке коэффициента К емкостью С4 частота также бу-
дет меняться, что создает трудность настройки автогенератора.
Поэтому на практике для получения меньшего влияния регулиров-
ки К на частоту колебаний/, емкость С5 должна быть существен-
но больше, чем суммарная емкость делителя СЗ, С4:
40
Тогда
_ СЗС4
>>СЗ + С4’
0 2itV£l С5
(4)
Самовозбуждение автогенератора наступает при коэффициен-
те обратной связи
(5)
где 50 — крутизна вольт-амперной характеристики транзистора в
начальной рабочей точке, определяемой напряжением смещения
^БОнач’ “ эквивалентное сопротивление колебательной сис-
темы автогенератора на частоте генерации, 7^ =р(2; р — харак-
теристическое сопротивление колебательной системы; Q — нагру-
женная добротность системы.
Параметрическая стабилизация частоты автогенератора дости-
гается обеспечением эталонности элементов колебательной систе-
мы и высокой фиксирующей способности по частоте автогенера-
тора, определяемой добротностью системы. Меры повышения ста-
бильности частоты автогенератора в рассматриваемой схеме сво-
дятся к:
1) самовозбуждению автогенератора на частоте практически
совпадающей с резонансной частотой колебательной системы
2) повышению добротности колебательной системы Q за счет
уменьшения сопротивления потерь в нем и снижения шунтирую-
щего влияния сопротивления нагрузки RK путем подключения его
к колебательной системе через небольшую емкость ОБ (см. рис. 7.2);
3) повышению эталонности элементов колебательной системы
автогенератора путем ослабления влияния нестабильных межэлек-
тродных емкостей транзистора СБЭ шунтированием их емко-
стями системы (см. рис. 7.3,6) С4 >> Скэ, СЗ >> СБЭ.
Задание
При подготовке к работе:
. ।
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и прин-
ципиальной схемы исследуемого автогенератора.
3. Ответить на контрольные вопросы. Сделать заготовку фор-
мы для отчета.
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняется эксперимент, с расположением измерительных прибо-
ров и регулировок установки.
5. Произвести указанную в описании коммутацию, включить
измерительные приборы и блок питания.
ВНИМАНИЕ. Макет автогенератора включается (тумблер В)
только после подключения к нему всех измерительных приборов и
блока питания. Вольтметр подключается к гнезду «иБ0 нач» макета
только на время установки напряжения нач.
6. Установить напряжение блока питания Ц(ИТ = 12 В, изме-
ряя его вольтметром.
Подключить вольтметр к гнезду «иБ0 пач», поставить переклю-
чатели на лицевой панели макета в положение: Со с — 10, Ск — 4,
ручку /?1 — в крайнее левое положение.
Включить макет тумблером В. Установить ручкой напря-
жение t/g0 нач равным 1 В, контролируя его вольтметром, и от-
ключить вольтметр от макета. Убедиться в наличии генерации в
автогенераторе по появлению на экране осциллографа гармоничес-
ких колебаний.
7. Исследовать режим самовозбуждения автогенератора.
1) Снять зависимость амплитуды колебаний на коллекторе
транзистора £/К1 от значения коэффициента обратной связи К —
f7K1(K) при значениях постоянного начального напряжения сме-
щения С^БОнач’ равных: 1 В; 0,9 В; 0,8 В; 0,7 В. Напряжение ^вонач
устанавливается ручкой по показаниям вольтметра. Эффектив-
ное значение напряжения измеряется милливольтметром.
42
Значения К изменяются переключателем Сос. Переключатель
Ск установить в положение — 4, емкость СЗ в исследуемом авто-
генераторе равна 1000 пФ.
Для каждого значения Со с (положение переключателя от 1 до
10) определить коэффициент обратной связи
„ С4
сз'
Коэффициент обратной связи, соответствующий самовозбуж-
дению автогенератора при С%0нач const> ПРИ увеличении К
(Со с от 1 до 10) и срыву автоколебаний К" при уменьшении К
(Со с — от 10 до 1) экспериментально фиксируется наличием
баний по осциллографу.
2) Зарисовать форму колебаний (с экрана осциллографа)
мент самовозбуждения автогенератора (при СК1 <0,8 В) и
коле-
в mo-
ii мо-
мент установившейся генерации (Z7K1 ~ t5B).
3) Рассчитать теоретическое значение К' по формуле
приняв = р£?, где С2=20, р = 1Л, = 2nfQ при^ =/г = 430кГц
и LI = 148-Ю”6 Гн.
Для транзистора исследуемого автогенератора значения 5q,
соответствующие напряжению СБОнач, Даны в таблице, приведен-
ной в конце описания работы. Закончив исследования, сравните
экспериментальные К'э и расчетные значения К' и сделайте вы-
воды об их соотношении.
8. Исследовать стационарный режим автогенератора.
1) Снять зависимость частоты автогенератора fr от емкости кон-
тура С5 при двух значениях коэффициента обратной связи К = С4/СЗ
и определить влияние К на частоту генерации.
Установить напряжение (7К0 = Спиг = 12 В, (7Б0 нач = 1 В. Ем-
кость СЗ принять равной 1000 пФ. Частоту колебаний автогенера-
43
тора fY измерять частотомером, подключенным к гнезду «иК1» на
лицевой панели макета.
Установить значение емкости С4 = Со с = 390 пФ (положение
переключателя Со с — 7). Изменяя емкость С5 переключателем Ск,
снять зависимость/J. (СЗ).
Установив емкость С4 = 1000 пФ (положение С0<с — 10), вновь
снять зависимость fr (С5).
Построить графики полученных зависимостей fT(C5) при С4 =
= 390 пФ и С4 = 1000 пФ и сделать выводы о влиянии емкости С4
(или К, что все равно) на частоту генерации
2) Снять зависимость частоты колебаний fT от емкости С4 при
постоянном значении емкости контура С5 — fT (С4).
Установить напряжение UKQ = - 12 В, СБ0 нач =1 В. Ем-
кость СЗ принять равной 1000 пФ. Частоту колебаний автогенера-
тора fT измерять частотомером, подключенным к гнезду на
лицевой панели макета.
Установить значение емкости С5 = 600 пФ (положение пере-
ключателя Ск — 6). Изменяя емкость С4 переключателем Со с,
снять зависимость fr(C4).
Установив С5 = 940 пФ (переключатель Ск — 10), вновь снять
зависимость fv(C4).
Построить графики полученных зависимостей /Г(С4) при
С5 = 600 пФ и С5 = 940 пФ и оценить влияние емкости С4 на ча-
стоту fT.
3) Снять зависимость частоты генерации fr от постоянного на-
пряжения коллекторного питания f/K0 — J^(CK0).
Установить СБ0 нач = 1 В, значение емкостей: С4 - 390 пФ (по-
ложение переключателя Со с — 7), С5 - 280 пФ (положение пере-
ключателя Ск — 3), СЗ = 1000 пФ.
Изменять значение 1/ко = (7ПИТ ручкой «установка» на блоке
питания, контролируя его вольтметром, от 9 до 12 В, измеряя при
этом частоту генерации /г частотомером.
Повторить измерения зависимостей /Г(СКО) при значении ем-
кости контура СЗ = 940 пФ (положение Ск — 10). Сделать вывод о
влиянии напряжения питания на изменение частоты генера-
ции /г при различных значениях С5 (т.е. при различных частотах
колебательной системы).
44
Содержание отчета
1. Принципиальная схема исследуемого автогенератора (см,
рис. 7.2).
2. Таблицы результатов экспериментальных исследований.
3. Графики полученных экспериментальных зависимостей.
4. Осциллограммы наблюдаемых колебаний.
5. Выводы по результатам исследований задания.
Таблица значений .Уо при различных ГБ0 иач
мяч .. 0,7 0,8 0,9 1
мА/В 2,44 2,6 2,6
Градуировочная таблица переключателя Ск
Положение переключателя 1 2 3 4 5 6 7 8 10
СК=С5, пФ 160 210 280 400 500 600 680 710 800 940
Градуировочная таблица переключателя Со с
Положение переключателя 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
СО =С4, пФ 70 100 120 150 200 270 390 560 680 1000
Контрольные вопросы
1. Напишите уравнение стационарного режима автогенератора. По-
ясните величины, входящие в уравнение.
2. Поясните физический смысл уравнений баланса амплитуд и ба-
ланса фаз.
3. Напишите условие самовозбуждения автогенератора
4. Нарисуйте эквивалентные схемы автогенераторов на безынерци-
онном транзисторе.
5. Поясните построение принципиальной схемы автогенератора на
рис. 7.2. Напишите для этой схемы выражения коэффициента обратной
связи и резонансной частоты колебательной системы.
6. Перечислите основные методы получения стабильной частоты ав-
тогенератора.
45
РАБОТА 8.
ИССЛЕДОВАНИЕ КАСКАДА ВЫСОКОЧАСТОТНОГО
ТРАНЗИСТОРНОГО УСИЛИТЕЛЯ СО СЛОЖЕНИЕМ
МОЩНОСТЕЙ
Цель работы: ознакомление с вопросами сложения мощностей
транзисторных усилителей в общей нагрузке; экспериментальное
исследование работы каскада усилителя со сложением мощностей
четырех транзисторов в общей нагрузке.
Теоретическая подготовка к работе
Для подготовки к работе следует ознакомиться с теорией сло-
жения мощностей генераторов, изложенной в [2, гл. 2].
Описание лабораторной установки
Структурная схема лабораторной установки, приведенная на
рис. 8.1, включает исследуемый макет усилителя, задающий гене-
ратор, блок питания и контроля.
ЗАДАЮЩИЙ
ГЕНЕРАТОР
МАКЕТ
УСИЛИТЕЛЯ
БЛОК ПИТАНИЯ
И КОНТРОЛЯ
Рис, 8,1
Принципиальная схема исследуемого транзисторного усилителя
представлена на рис. 8.2. Усилитель выполнен на четырех транзи-
сторах VT1,...,VT4, мощности которых суммируются в общей на-
грузке. В усилителе применены многополюсные мостовые схемы,
выполняющие роль делителя мощности возбуждения (мост-дели-
тель) и сумматора выходных мощностей отдельных транзисторов
(мост-сумматор). Схема сбалансированного многополюсного мос-
та-сумматора на сосредоточенных элементах, используемая в ис-
следуемом усилителе, приведена на рис. 8.3. Основным условием
обеспечения баланса моста является наличие системы балластных
сопротивлений определенного номинала. Мостовые схемы усили-
теля построены на сосредоточенных реактивных элементах (С2, L1,
46
Рис. 8.2
СБ1 и СБ2, Z4, Сн) и имеют балласт-
ные нагрузки в виде звезды сопротив-
лений (ЯБ1 и ЛБ2). К выходу моста-
сумматора подключено сопротивле-
ние полезной нагрузки 7^ (резисто-
ры Л1, R2, R3), которое можно изме-
нять при исследованиях переключате-
лем 57. Мостовые схемы, применяе-
мые в усилителе, обеспечивают не
только развязку (независимость) вхо-
дов (или выходов) транзисторов, но и
Требуемые сопротивления на входе и
выходе каждого транзистора, т. е. яв-
ляются согласующими. Ток через балластные сопротивления про-
текает только в случае нарушения симметрии схемы, например,
вызванного разбросом параметров отдельных каналов усиления или
выходом транзистора из строя. Развязывающие свойства мостовых
47
схем обеспечивают независимость работы отдельных каналов уси-
ления. Эти свойства будут нарушены, если возникает рассогласо-
вание в мостовой схеме со стороны общего входа моста-делителя
или выхода моста-сумматора, налрийер, при отлйчии нагрузки 7?н
от номинального значения. Развязывающие свойства могут нару-
шаться также при изменении рабочей частоты, вызывающем рас-
согласование в отдельных каналах усиления.
Цепь коллекторного питания транзисторов, построенная по
параллельной схеме, содержит блокировочные элементы: дроссели
£3 и конденсатор СЗ. Конденсатор С1 обеспечивает развязку по
постоянному току на входе моста-делителя. Конденсатор С4 пре-
пятствует протеканию постоянного коллекторного тока в мост-сум-
матор.
В эмиггерные цепи каждого из транзисторов усилителя вклю-
чены резисторы Яэ, зашунтированные емкостями Сэ для создания
напряжения смещения на базе. Эти элементы являются цепочкой
эмиттерного автосмещения за счет постоянной составляющей эмит-
терного тока и служат для выравнивания режимов объединяе-
мых транзисторов. Кроме того, сопротивления используются для
контроля постоянной составляющей эмиттерных токов транзисто-
ров 7Э0. Цепь базы транзистора замкнута по постоянному току бло-
кировочным дросселем £2.
Милливольтметр «тУ^, проградуированный в значениях по-
стоянной составляющей тока эмиттера 7Э0, может подключаться к
каждому из усилительных транзисторов при помощи переключа-
теля 56.1 «Контроль каналов». При этом связанный с ним пере-
ключатель 56.2 «Напряжение на сумматоре» соединяет вольтметр
«У2» с соответствующим входом моста-сумматора. Таким образом,
в положениях 1, 2, 3, 4 переключателей 56.1, 56.2 могут быть из-
мерены эмиггерные токи /эо и эффективные значения выходных
напряжений Uтранзисторов (или, иначе, значения напряжений на
входе моста-сумматора). В положении «О» вольтметр «У2» подклю-
чается к средней точке звезды балластных сопротивлений моста-
сумматора. Это дает возможность определить падение напряжения
на балластной нагрузке и рассчитать потери мощности в ней, выз-
ванные нарушением симметрии схемы. Напряжение на нагрузке t/n
измеряется’вольтметром «У3».
48
Значение сопротивления нагрузки можно изменять с по-
мощью переключателя 37 «Сопротивление нагрузки». Для имита-
ции аварийного режима (выхода из строя транзисторов) и провер-
ки работоспособности схемы при отказах в макете усилителя пре-
дусмотрено отключение выходов первого, второго и третьего ка-
налов усиления от входов моста-сумматора (выключатели 52, 53,
54 «Каналы усиления»), а также закорачивание выхода четвертого
канала выключателем 55 «КЗ».
Имитация отказов в случае разбалансированной мостовой схе-
мы может привести к перегрузке отдельных транзисторов каскада.
В связи с этим в макете предусмотрено сокращение продолжитель-
ности работы каскада,
ВНИМАНИЕ: Напряжение коллекторного питания 1/ко подает-
ся на усилитель только при нажатии кнопки 51 «Отсчет». В интер-
валах между измерениями усилитель выключен.
Задание
При подготовке к работе:
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и зада-
нием на экспериментальное исследование.
3. Ответить на контрольные вопросы. Сделать заготовку фор-
мы для отчета.
Л*
Цри выполнении работы в лаборатории:
? 4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняется эксперимент, с расположением измерительных прибо-
ров, деталей и регулировок установки.
• * 5. Включить лабораторную установку тумблером «СЕТЬ» на
передних панелях макета усилителя и генератора. Через 1...2 мин
включить тумблер «Генератор ВКЛ.» генератора.
6. Измерить параметры усилителя в рабочем режиме.
\ Установить рабочий режим усилителя:
— частота задающего генератора^ = 500 КГц,
— сопротивление нагрузки усилителя Ан = А1 = 6 Ом,
49
— напряжение на нагрузке £7Н = 3 В (устанавливается регули-
ровкой выходного напряжения задающего генератора),
— все каналы усилителя подключены к сумматору.
ВНИМАНИЕ. При измерениях нажать кнопку «Отсчет» на пе-
редней панели лабораторной установки.
Измерить напряжения Ц на входах сумматора (i - 1...4), на-
пряжение Uq на средней точке моста-сумматора и напряжение на
нагрузке С7Н. Результаты измерений свести в таблицу. Пользуясь
полученными данными, определить значения падений напряжений
АЦ ~Vi -(70на балластных сопротивлениях ЯБ2 и рассчитать сни-
жение КПД моста-сумматора, вызванное потерями в балластных
сопротивлениях
Ati=FTF’ (1)
п н
4
где Рп «0,016 Х(А(/,)2 — мощность потерь в сумматоре;
Л ““ мощность в нагрузке; 0,016 — коэффициент, учи-
тывающий значения активных и емкостных составляющих сопро-
тивлений в балластных цепях моста сумматора.
7. Исследовать зависимость выходной мощности усилительного
каскада от числа отключенных каналов.
Установить рабочий режим усилителя (см. и.6).
Снять зависимость напряжений UH на нагрузке от числа т от-
ключенных каналов (т - 0,.,., 3). Пользуясь полученными данны-
ми, для каждого т рассчитать мощности в нагрузке по формуле
Рн = t/2 /Яц , и пронормировать ее значения к мощности Рн ном, со-
ответствующей подключению всех каналов к сумматору (т = 0).
Определить зависимость мощности в нагрузке от числа отклю-
ченных каналов т, используя соотношение
(2)
(N-m
^.ном I N
где У — общее число каналов усиления (N = 4); т — число от-
ключенных каналов.
50
Построить экспериментальную и расчетную зависимости
й—(т). Сравнить эти зависимости и сделать вывод по резуль-
^Н.НОМ
татам сравнения.
8. Исследовать зависимость выходной мощности усилительного
каскада от частоты входных колебаний.
Установить рабочий режим усилителя (см. п. 6). Подключить
все каналы усиления к сумматору. Установить частоту задающего
генератора на нижней границе исследуемой полосы частот (реко-
мендуемая полоса частот А/ = /0 ±О.4/о), Снять зависимость напря-
жения UH на нагрузке от частоты входных колебаний f в исследуе-
мой полосе частот.
ВНИМАНИЕ. В процессе эксперимента напряжение на выходе
задающего генератора поддерживать постоянным.
Пользуясь полученными данными, для каждого значения час-
тоты f рассчитать мощность в нагрузке по формуле Рн = U~{ / .
Построить график зависимости ) и сделать вывод о час-
тотных свойствах усилительного каскада.
9. Исследовать зависимость развязки каналов усиления каскада
от типа аварийного режима.
Установить рабочий режим усилителя (см. п. 6). Подключить
все каналы усиления к сумматору.
Измерить и записать значения постоянной составляющей то-
ков (/ = 1,..., 4) в эмиттерных цепях каждого транзистора.
Создать имитацию аварийного режима ву-м канале путем от-
ключения одного из каналов (/ — 1,..., 3) от сумматора или закора-
чивания выхода 4-го канала (/ - 4) и измерить значения токов
в эмиттерных цепях остальных рабочих каналов (i * j), Результа-
ты измерений свести в таблицу.
Рассчитать значения коэффициента развязки аварийного (/-го)
и рабочего (/-го) каналов, определяемого как
Записать вывод о влиянии типа аварии (отключение канала,
закорачивание канала) на развязку каналов усиления.
51
10. Исследовать зависимость величины развязки каналов усиле-
ния каскада от сопротивления нагрузки.
Установить рабочий режим усилителя (см. п. 6). Подключить
все каналы к сумматору. При сопротивлении 'нагрузки Лн =
= /?1 = 6 Ом измерить значение тока в эмиттерной цепи /-го
канала, выбранного для исследования. Имитировать аварийный ре-
жим в любом у-м канале (i # j) и измерить ток в эмиттерной
цепи /го канала. Изменив сопротивление нагрузки (/?„ = R2 = 12 Ом
и 7^ = ЛЗ = 50 Ом), вновь измерить токи и в /-м канале.
ВНИМАНИЕ. В рабочем режиме (все каналы подключены к
сумматору) напряжение на нагрузке поддерживать одинаковым для
каждого сопротивления нагрузки 7?н.
По формуле (3) рассчитать и занести в таблицу значение ко-
эффициента развязки /-го рабочего и у-го аварийного каналов .
Построить график зависимости (7?н). Сформулировать и за-
писать вывод о характере изменения развязывающих свойств мос-
та-сумматора при изменении сопротивления нагрузки.
Содержание отчета
1. Принципиальная схема исследуемого усилительного каска-
да (см. рис. 8.2).
2. Таблицы результатов исследований и графики зависимостей
согласно п. 6...10 задания.
3. Выводы по каждому пункту исследований п. 6... 10 задания.
Контрольные вопросы
1. Приведите пример построения структурной схемы радиопередат-
чика со сложением мощностей генераторов.
2. Какие методы сложения мощностей генераторов на общей нагрузке
вам известны?
3. Перечислите основные требования х схемам сложения мощностей
генераторов,
4. Поясните способ сложения мощностей генераторов при помощи
многополюсной мостовой схемы.
5. Перечислите основные свойства мостовых делителей и суммато-
ров мощности.
6. Поясните принципиальную схему исследуемого транзисторного
усилителя, приведенную на рис. 8.2.
52
РАБОТА 9.
ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОГО МОДУЛЯТОРА С
ЧАСТИЧНЫМ РАЗРЯДОМ НАКОПИТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТИ
Цель работы: изучение работы импульсного модулятора с час-
тичным разрядом накопительной емкости; исследование режимов
работы зарядной и разрядной цепей импульсного модулятора; ис-
следование влияния на форму импульсов напряжения на эквива-
ленте нагрузки модулятора параметров элементов схемы модуля-
тора.
Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к работе необходимо изучить теорию импуль-
сного модулятора с частичным разрядом накопительной емкости,
изложенную в учебном пособии [3, гл. 3, § 3.1...3.6].
Описание лабораторной установки
Структурная схема лабораторной установки приведена на
рис. 9.1. В установку входят: исследуемый макет импульсного мо-
дулятора; импульсный генератор, выполняющий функции подмо-
53
дулятора; стабилизированный блок питания и осциллограф. Уста-
новка содержит также приборы, измеряющие напряжение источ-
ника питания Eq и постоянную составляющую тока зарядной цепи
/^р. Элементы установки, обведенные.на схеме пунктирной лини-
ей, собраны на общем шасси макета модулятора.
Импульсы напряжения от модулятора подаются на анод лам-
пы автогенератора радиочастотных колебаний. При исследованиях
модулятора автогенератор может заменяться эквивалентом нагруз-
ки (блок резисторов и конденсаторов), имитирующим сопротив-
ление анодной цепи автогенератора по отношению к источнику
анодного напряжения и учитывающим наличие монтажных и па-
разитных емкостей в его схеме. Автогенератор или эквивалент на-
грузки подключается к модулятору с помощью переключателя 58.
Импульсы напряжения модулятора на эквиваленте нагрузки или
на аноде лампы автогенератора, а также радиоимпульс модулируе-
мого автогенератора наблюдаются на экране осциллографа.
Принципиальная схема лабораторного макета приведена на
рис. 9.2. Импульсный модулятор состоит из накопительной емко-
R23
Рис. 9.2
54
сти Снак (С2,..., Cl 2); зарядного сопротивления J?3ap (7?4,...,R13),
через которое происходит заряд Снак от источника питания £0; ком-
мутаторного транзистора КП; импульсного трансформатора Тр] и
эквивалента нагрузки в виде параллельно включенных резисторов
4,...,/?20 и конденсаторов С13...С24.
Принцип действия импульсного модулятора с накоплением
энергии в емкости Снак и частичным разрядом этой емкости на на-
грузку заключается в том, что в течение длительного промежутка
времени между импульсами энергия в Снак медленно накаплива-
ется от источника питания Eq в форме электростатической энер-
гии электрического поля в конденсаторе. При этом коммутатор
модулятора разомкнут (транзистор VT1 — заперт). Этот процесс
носит название процесса заряда. Затем после срабатывания (замы-
кания) коммутатора (транзистор VT1 — открыт) накопленная энер-
гия в течение очень короткого промежутка времени, соответству-
ющего длительности импульса модулятора, расходуется в нагрузке
(на питание автогенератора). Этот процесс называется процессом
разряда. Длительность импульса определяется временем замкнуто-
го состояния коммутатора, управляемого импульсом напряжения
прдмодулятора. Нагрузка к модулятору подключается через импуль-
сный трансформатор, который позволяет разделить по постоянно-
му току цепи модулятора и нагрузки.
Для исследования работы импульсного модулятора в схеме (см.
рис. 9.2) предусмотрена возможность изменения ее параметров.
Переключатели 54 «Зарядное сопротивление», 55 «Накопительная
емкость» и 53 «Импульсный трансформатор» позволяют изменять
значения параметров элементов зарядной цепи 7tjap, Снак и индук-
тивность импульсного трансформатора Lj в процессе эксперимен-
та. При этом 53 переключает индуктивность обмоток трансформа-
тора, сохраняя, однако, коэффициент трансформации равным 1:1.
Переключатель имеет положение «Ы» и «L2», причем L2 = 2L1.
Демпферный диод VD2, включаемый переключателем 52 «Демп-
фер», гасит нежелательный колебательный процесс на срезе им-
пульса.
В схеме предусмотрены переключатели «Эквивалент»: 5б-«С»,
S7-«R» для изменения комплексного сопротивления эквивалента
нагрузки модулятора. Переключатель 58 «Наблюдение» позволяет
наблюдать осциллограммы импульсов модулятора на эквиваленте
нагрузки (положение 7) или на аноде лампы (положение 2). В по-
ложении 3 наблюдается форма радиоимпульса модулируемого ав-
тогенератора. Переключателем (22» можно изменять доб-
ротность контура автогенератора, причем Q2 > 0.
Особенностью работы импульсного модулятора с частичным
разрядом накопительной емкости является необходимость комму-
татора, замыкающего и размыкающего зарядную цепь модулятора.
В исследуемом модуляторе в качестве такого коммутатора приме-
нен транзистор ИЛ, работающий в режиме насыщения. Однако при
таком коммутаторе появляется задержка среза импульса на выходе
модулятора, связанная с временем рассасывания заряда в базе тран-
зистора. Для устранения этого эффекта в исследуемом модуляторе
применяется отрицательная нелинейная обратная связь, цейь ко-
торой состоит из резистора Я1 и диода KD1, включаемых переклю-
чателем S1 «Ограничитель насыщения». Для запирания транзисто-
ра в отсутствии импульсов подмодулятора на базу транзистора по-
дается небольшое отрицательное напряжение через блокировочный
дроссель Запускающие импульсы напряжения, отпирающие
транзистор, подаются на его вход от подмодулятора. Амплитуду /7ВХ
и длительность запускающих импульсов т'и , а также частоту их по-
вторения Fn можно изменять регулировкой режима подмодулято-
ра (см. приложение П2).
Задание
При подготовке к работе:
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и зада-
нием на экспериментальное исследование.
3. Ответить на контрольные вопросы, заготовить форму для
отчета.
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняются исследования, с измерительными приборами и распо-
ложением ручек регулировки установки.
56
5. Включить лабораторную установку тумблером «СЕТЬ* на
передних панелях генератора импульсов, осциллографа и макета
импульсного модулятора. Через 2—3 минуты установка готова к ра-
боте. Переключателем 58 подключить эквивалент нагрузки к мо-
дулятору.
Установить на макете модулятора значения зарядного сопро-
тивления Лзар - 5 кОм, накопительной емкости Снак = 0,5 мкФ,
сопротивления нагрузки Я = 0,5 кОм, емкости нагрузки С • 0.
Остальные переключатели и тумблеры необходимо поставить в
1 следующие положения: «Наблюдение* — «RC»; «Импульсный
трансформатор* — «L2*; «Демпфер* — «ВКЛ»; «Ограничитель на-
: сыщения» — «ВКЛ».
Установить на генераторе импульсов длительность импульсов
-2 мкс, частоту повторения импульсов Fn = 2 кГц и амплитуду
1 импульсов (7ВХ = ЗОВ (см. приложение П2). Тумблеры «QI, Q2* и
<Е0, Ем» могут быть в любом положении.
Установить четкое изображение импульса на экране осциллог-
! рафа с помощью ручек «ВЧ* и «Уровень блока «Синхронизация».
После этого приступить к работе.
6. Оценить действия демпферного диода.
Не изменяя регулировок на макете модулятора, установленных
в п. 5, зарисовать осциллограммы импульса при включенном и
выключенном демпферном диоде. Объяснить замеченные измене-
ния в структуре импульса.
7. Исследовать зарядную цепь импульсного модулятора.
Выяснить влияние зарядного сопротивления на амплиту-
: ду импульсов напряжения Uu на эквиваленте нагрузки модулятора
' При различных частотах повторения запускающих импульсов Fn и
длительности импульса т'и ~ 2 мкс. Определить оптимальное зна-
чение зарядного сопротивления опт, соответствующее практи-
ческому прекращению роста амплитуды импульсов для каждого
з значения частоты Fn.
Установить значение накопительной емкости Снак = 0,5 мкФ.
Остальные параметры схемы модулятора и запускающих импуль-
ф сов изменять не следует.
Снять зависимость амплитуды выходных импульсов на нагрузке
Ь модулятора от зарядного сопротивления — UH (Л^р) при - const
f:
57
для следующих значений частоты повторения импульсов Гп : 0,25;
0,5; 1; 2 и 4 кГц. Значение изменять от 2 до 30 кОм. Получен-
ные данные свести в таблицу.
Построить графики семейства* полученный зависимостей
) при различных Fn. Пользуясь этими графиками опреде-
лить оптимальное значение Лзар опт, соответствующее максимуму
17н, для каждого значения частоты повторения Fn. Сравнить полу-
ченные значения с рассчитанными по формуле (в предположении,
что напряжение на емкости Снак изменяется от 0 до О,95Я0 за три
постоянных времени ^зарСкак)
^зар. опт ” V (ЗСнак^п)’
Сформулировать выводы о влиянии Л!ар и Fn на работу заряд-
ной цепи модулятора.
8. Исследовать коэффициент формы импульса р на эквивален-
те нагрузки.
Выяснить влияние накопительной емкости С„_„ й длительно-
НаК
сти запускающего импульса на коэффициент Р = /^ншах ,
А Чт = Ципах ” ^нтах и Чтил ~ максимальное и мини-
мальное напряжения импульса на эквиваленте нагрузки, опреде-
ленные с помощью осциллографа.
Установить режим работы модулятора: значения сопротивле-
ний зарядного Язар и эквивалента нагрузки R соответственно 5 и
0,5 кОм, частоту повторения импульсов Fn = 1 кГц, длительность
запускающего импульса VH= 2 мкс.
Убедиться, что переключатель S3 «Импульсный трансформа-
тор» находится в положении «Ы», а переключатель «Эквивалент»
S6-«C» (нагрузочная емкость) — в положении «0».
Для фиксированной длительности импульса на нагрузке тн
снять и построить график зависимости fj (Снак), изменяя значение
емкости Снак от 1 до 0,01 мкФ и определяя р с помощью осцил-
лографа. На том же рисунке построить график теоретической за-
висимости (3 ( С]!ак), рассчитанной по формуле
₽ = V<CHaK*)-
58
Затем снять зависимость коэффициента формы импульса от
длительности запускающего импульса т'и — 0 ( т'и ). Емкость Снак
установить равной 0,1 мкФ и, изменяя длительность запускающе-
го импульса 1/и от 1 до 8 мкс, определить с помощью осциллогра-
фа коэффициент р . Построить график зависимости р (х'и).
Сформулировать выводы по результатам выполненных иссле-
дований.
9. Исследовать осцилляцию на вершине импульса.
Установить сопротивление эквивалента нагрузки R == 50 кОм,
длительность запускающих импульсов т'И = 4 мкс при частоте по-
вторения Лп = 2 кГц,
Наблюдать влияние емкости эквивалента нагрузки С и индук-
тивности импульсного трансформатора на осцилляцию на вер-
шине импульса модулятора, изменяя значение С от 0 до 3000 пФ
Для двух значений индуктивности импульсного трансформатора L\
И L2 , и сформулировать выводы по наблюдению,
10. Исследовать зависимость огибающей радиоимпульсов моду-
лируемого автогенератора от формы модулирующего импульса.
f Установить = 2 кОм, Снак — 1 мкФ, переключатель 58 «На-
блюдение* поставить в положение «Видеоимпульс» и зарисовать
осциллограмму видеоимпульса питания анодной цепи автогенера-
тора, Затем перевести переключатель в положение «Радиоимпульс»
и зарисовать осциллограмму радиоимпульса, совместив ее с осцил-
лограммой видеоимпульса, учитывая временные связи между ними.
Отметить различия в форме видеоимпульса питания и огибающей
радиоимпульса для двух значений добротности контура автогене-
ратора Oj и Q2. Добротность изменяется переключателем 59
afe»-
0.
Содержание отчета
; 1. Упрощенная структурная схема лабораторной установки (см.
рис. 9.1).
if 2. Графики семейства экспериментальных зависимостей
^м(^ар) ПРИ ~ const для пяти значений частоты повторения Fn
Запускающих импульсов и расчет оптимальных значений Я.__
1^’-
3. Осциллограммы импульсов на эквивалентной нагрузке мо-
дулятора при включенном и выключенном демпферном диоде.
4, Графики теоретических и экспериментальных зависимостей
Р(Снак)и <).
5. Осциллограммы импульсов на эквивалентной нагрузке при
двух значениях индуктивностей 1Л и LI трансформатора Тр1.
6. Осциллограммы радиоимпульсов автогенератора.
Контрольные вопросы
1, Почему импульсные модуляторы, применяемые для импульсных
генераторов, как правило, имеют накопительный элемент (емкость или
индуктивность)?
2, Поясните принцип работы импульсного модулятора с частичным
зарядом накопительной емкости.
3. Как изменяется работа импульсного модулятора, если выбрать
слишком большим или слишком малым зарядное сопротивление?
4. Как определить оптимальное значение /?зар опт импульсного моду-
лятора, при котором накопительная емкость заряжается до напряжения,
практически близкого к напряжению источника питания, если известна
частота повторения импульсов Fn и емкости Снак?
5. Как влияет на форму импульса напряжения на эквиваленте на-
грузки импульсного модулятора изменение:
а) зарядного сопротивления,
б) накопительной емкости,
в) нагрузочного сопротивления,
г) шунтирующей нагрузку паразитной емкости,
д) длительности коммутирующего импульса,
е) индуктивности первичной обмотки импульсного трансформатора?
Что такое коэффициент формы импульса р?
6. Поясните формулу, связывающую коэффициент формы импульса
с параметрами нагрузки 7^, накопительной емкости Снак и длительности
ти импульсного модулятора
Р = ти/ ^нак^н-
Как добиться прямоугольной формы модулирующего импульса? Чему
должен быть равен при этом коэффициент р?
7. Поясните принципиальную схему лабораторного макета для ис-
следования работы -импульсного модулятора с частичным разрядом на-
копительной емкости.
60
| РАБОТА 10.
? ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ МАГНЕТРОННОГО ГЕНЕРАТОРА
НА НЕСОГЛАСОВАННУЮ НАГРУЗКУ
Цель работы: определение параметров режима магнетронного
J генератора при работе на согласованную нагрузку; исследование
работы магнетронного генератора на несогласованную нагрузку;
I ознакомление с явлением затягивания частоты магнетронного ге-
I нератора и определение величины затягивания частоты.
I Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к работе следует изучить материал, изложен-
ный в учебном пособии [3, гл. 2, § 2.1...2.4].
Описание лабораторной установки
< Функциональная схема лабораторной установки для исследо-
вания влияния нагрузки на мощность и частоту, генерируемую маг-
нетроном, показана на рис. 10.1. Магнетронный генератор (маг-
“БП”
Резонансный
частотомер
т т атт
Рис. 10.1
61
нетрон) (М) малой мощности работает в квазинепрерывном режи-
ме(импульсный режим с малой скважностью). Магнетрон имеет два
выходных волноводных устройства: активный и реактивный выхо-
ды. Активный выход связан через фидерный тракт с нагрузкой, а
к реактивному присоединен отрезок волновода, короткозамкнутый
на конце и служащий для регулировки номинальной частоты маг-
нетрона.
На магнетрон от блока питания (БП) подается импульсное
напряжение питания Щ и напряжение накала f/HaK. Блок питания
имеет переключатель «Род работы». В положении переключателя
«Без мод» (без модуляции) на магнетрон подается постоянное на-
пряжение, а в положении «Прям. мод»(прямоугольная модуляция)
— импульсное напряжение со скважностью порядка двух.
В блоке питания имеются элементы регулировки и измеритель-
ные приборы для контроля напряжений Uo, САнак и среднего (за
период повторения импульсов) значения постоянной составляющей
тока магнетрона /0.
Высокочастотная часть установки собрана на волноводах сече-
нием 23x10 мм. Нагрузка магнетрона составлена из аттенюатора
(АТТ) переменного затухания, шкала которого проградуирована в
значениях ЛГСТ. АТТ обеспечивает изменение модуля коэффици-
ента отражения Г в сечении волновода, где подключена нагрузка,
в соответствии с соотношением
Г= (Кст ~ 1)/(Ксг + 1),
и короткозамкнутого отрезка волновода регулируемой длины /кз для
изменения фазы коэффициента отражения, определяемой как
Ф = 2п2/кз/\.
Здесь Кст — коэффициент стоячей волны по напряжению;
X, =Х/^1-(Х/2о)2 — длина волны в волноводе; X —• длина вол-
ны колебаний, генерируемых магнетроном; а — размер широкой
стенки волновода (а = 23 мм).
Для снятия качественной зависимости мощности магнетрона
от модуля Г и фазы Ф коэффициента отражения в фидерный тракт
62
через ответвитель (Н02) с ослаблением в 30,5 дБ включена детек-
торная секция (KD1, КЗ, С1) с квадратичной характеристикой де-
тектора. По значению тока диода 7 , измеряемого микроампермет-
ром (ЦЛ). можно судить о мощности магнетрона. Частоту генери-
руемых им колебаний измеряют резонансным частотомером.
Рассматриваемая установка позволяет наблюдать на осциллог-
рафе импульс напряжения, поступающий на магнетрон с блока
питания, и огибающую радиоимпульса, генерируемого магнетро-
ном. Огибающая радиоимпульса выделяется на сопротивлении на-
грузки R3 диода VD1, напряжение с которого подается на осцил-
лограф с помощью переключателя 51 (положение «Д»).
Импульс напряжения с блока питания магнетрона подается на
осциллограф через делитель напряжения Rl, R2 и переключатель
51 (положение «БП» (блок питания)).
Задание
При подготовке к работе:
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и зада-
нием на экспериментальные исследования (см. пп. 6—9).
3. Ответить на контрольные вопросы. Сделать заготовку фор-
мы отчета.
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняются исследования, с расположением измерительных прибо-
ров и регулировок.
5. Приступить к включению лабораторной установки в следую-
щем порядке.
Включить блок питания (БП) тумблером «Сеть-вкл». Переклю-
чатель рода работы поставить в положение «Прям.мод.» Включить
накал магнетрона тумблером «Накал» блока питания и ручкой «Ре-
гулировка UHaK» установить напряжение накала равным 6,3 В. Пос-
ле нагрева в течение 5 минут накала магнетрона тумблером «Анод»
блока пит<1ния включить анодное напряжение магнетрона UQ и
ручкой «Регулировка Снак» установить значение постоянной состав-
63
ляющей тока магнетрона /0, указанное на макете(табличка под ВЧ
трактом). После появления генерации (появление тока /0) напря-
жение накала магнетрона необходимо уменьшить до 4,5В, следя по
прибору «UM», чтобы величина напряжения J70 на аноде не пре-
вышала 600 В.
После этого приступить к работе.
6. Определить параметры режима магнетронного генератора
при работе на согласованную нагрузку.
Аттенюатор поставить в положение Кст ==1,05 (или 100 деле-
ний). Наблюдая с помощью осциллографа импульсы напряжения,
подаваемые от блока питания на магнетрон и огибающую радио-
импульсов, генерируемых магнетроном, сравнить их параметры.
Наблюдаемые импульсы и огибающую радиоимпульсов зарисовать.
Выключить осциллограф.
Измерить частотомером частоту/) колебаний, генерируемых
магнетроном. Измерить значения токов 7Д микроамперметром,
прибором и напряжение 170 — прибором «им» блока питания
магнетрона. Используя эти показания, определить мощность, под-
водимую к магнетрону Ро = IqU^. Затем, приняв значение средней
выходной мощности магнетрона Рвых равным 8,5Вт, рассчитать
кпд П = рвых /Ро.
7. Исследовать работу магнетронного генератора на несогласо-
ванную нагрузку.
Аттенюатор поставить в положение Л”ст — 1,5 (или 30 делений).
Снять зависимости средней мощности магнетрона в нагрузке и ге-
нерируемой им частоты колебаний/от длины /кз короткозамкну-
того отрезка волновода, изменяющего фазу q> коэффициента от-
ражения от нагрузки. Качественную оценку мощности производить
по току диода измеряемого прибором (М- А), а генерируемую ча-
стоту / — по шкале резонансного частотомера. Длину корот-
козамкнутого отрезка волновода рекомендуется изменять от 20 до
60 мм и через каждые 2 мм снимать значения 7Д и / Отсчет /кз ве-
дется по шкале, имеющейся на короткозамкнутом волноводе. Гра-
фики полученных зависимостей 7Д(/К3) и /(/кз) построить на од-
ном листе друг под другом в одном масштабе по горизонтальной
оси.
64
8. Определить величину затягивания частоты магнетро-
на по снятой зависимости f(lK3) для Кст == 1,5, предварительно рас-
считав длину 1КЗ, соответствующую изменению фазы <р на 360*.
9. Ознакомиться с явлением затягивания частоты магнетрона.
Для этого установить по шкале аттенюатора КСТ = 2 (или 20
делений). Снять зависимости тока детектора /д и частоты колеба-
ний /от длины /кз, короткозамыкающего отрезка волновода.
Длину /кз рекомендуется изменять от 20 до 60 мм, измеряя /
и /через каждые 2 мм. Отсчет /кз ведется по имеющейся на волно-
воде шкале.
Построить графики зависимостей /д(/кз) и /(/кз) при КСТ = 2.
Отметить на графике зависимости/(/кз) интервальные значения
и Z"3 (ширина интервала около 5—6 мм), при которых наблюда-
лись резкие изменения генерируемой частоты/(рис. 10.2). Вблизи
этих значений и лежит интервал L„, в котором наблюдается явле-
ние затягивания частоты магнетрона. Выбранный интервал Д ^3 не-
обходимо пройти в прямом направлении (увеличивая /кз) и в об-
ратном направлении (уменьшая /кз), измеряя и записывая значе-
ния генерируемой частоты / Шаг изменения /кз выбрать самосто-
ятельно (рекомендуется 0,5 мм). По полученным значениям пост-
роить график зависимости /(/кз)7171 я прямого и обратного хода пор-
Рис. 10,2
65
шня в выбранном интервале 7^. В выводах дать краткое объясне-
ние полученным результатам.
10. Выключить установку, соблюдая следующий порядок:
Аттенюатор поставить в положение КСТ - 1,05 (100 дел.); вык-
лючить анодное напряжение тумблером «Анод», а затем напряже-
ние накала — тумблером «Накал» блока питания магнетрона; вык-
лючить блок питания тумблером «Сеть».
Содержание отчета
1. Схема установки, приведенной на рис. 10.1.
2. Осциллограммы импульса напряжения на магнетроне и оги-
бающей высокочастотного импульса, генерируемого магнетроном.
На осциллограммах должны быть указаны длительности фронта,
вершины и среза импульсов.
3. Таблица данных, характеризующих работу магнетрона в ре-
жиме согласования.
4. Графики зависимостей /д (/кз) и/(?кз) при = 1,5 и = 2.
5. Графики зависимости /(/кз) при = 2 для прямого и об-
ратного хода короткозамы кающего поршня.
6. Выводы по каждому пункту выполненной работы.
Контрольные вопросы
1. Поясните принцип действия и перечислите основные техничес-
кие параметры магнетронных генераторов.
2. Нарисуйте и объясните вид рабочей характеристики магнетрон-
ного генератора.
3. Нарисуйте и объясните вид нагрузочной характеристики магнет-
ронного генератора.
4. Что такое величина затягивания частоты магнетрона?
5. Объясните причины затягивания и скачков частоты при работе
магнетронного генератора.
6. Поясните функциональную схему лабораторной установки для
исследования режима работы магнетронного генератора (рис. 10.1).
7. Объясните причину уменьшения длительности фронта радиоим-
пульса по сравнению с длительностью фронта импульса напряжения,
поступающего на магнетрон от блока питания.
66
РАБОТА 11.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛОСКОВОГО ВАРАКТОРНОГО
УДВОИТЕЛЯ ЧАСТОТЫ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ТИПА
Цель работы: ознакомление с принципом работы полоскового
варакторного удвоителя частоты в режиме запертого и в режиме
частичного отпирания р-«-перехода; снятие основных зависимос-
тей, характеризующих работу умножителя частоты на варакторе:
зависимости выходной мощности и коэффициента преобразования
умножителя от входной мощности при неизменной частоте вход-
ного колебания; зависимости выходной мощности и коэффициен-
та преобразования умножителя от фиксированного напряжения
смещения на варакторе при неизменных значениях входной мощ-
ности и частоты входного колебания; зависимости выходной мощ-
ности и коэффициента преобразования умножителя от сопротив-
ления автоматического смещения при неизменных значениях вход-
ной мощности и частоты входного колебания.
Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к лабораторной работе следует ознакомиться
с теорией варакторных умножителей частоты, изложенной в учеб-
ном пособии [ 1, гл. 3].
Описание лабораторной установки
Функциональная схема лабораторной установки для исследо-
вания варакторного удвоителя частоты приведена на рис. 11.1. От
ВЧ генератора мощность возбуждения подается через коаксиаль-
ный переключатель 53 (положение 7) либо на измеритель мощно-
сти (ИМ «Рвх»), либо (положение 2) на развязывающее устройство
(вентиль) и далее поступает ко входу варакторного удвоителя час-
тоты. К выходу удвоителя частоты через полосково-коаксиальный
согласующий переход присоединяется измеритель выходной мощ-
ности (ИМ <!РВЫХ» ), на входное сопротивление которого нагружа-
67
Рис. 11.1
R1 R2 R3 R4 R5
ется исследуемый удвоитель. С помощью переключателя 51 на ва-
рактор подается либо (положение 1) фиксированное запирающее
напряжение смещения Uq от внешнего источника питания (ИП) с
регулируемым напряжением, либо (положение 2) автоматическое
напряжение смещения URcM за счет постоянной составляющей тока
варактора, регулируемое сопротивлениями Я1...Л5 (переключатель
S2). При подаче на варактор запирающего напряжения U® можно
реализовать режим запертого ^-«-перехода варактора. При подклю-
чении к варактору цепи автосмещения осуществляется режим час-
тичного отпирания р-л-перехода. При этом запирающее напряже-
ние URcm создается на сопротивлении 7?см постоянной составляю-
щей тока варактора в режиме частичного отпирания р-л-перехода.
Структурная и принципиальная схемы исследуемого удвоите-
ля частоты дециметрового диапазона длин волн показаны на
рис. 11.2ирис. 11.3. Удвоитель частоты собран по схеме параллель-
ного типа на отрезках несимметричной полосковой линии переда-
чи. Параллельное включение варактора И£>1 в линию позволяет
непосредственно соединить один из его выводов с теплоотводом и
тем самым улучшить отвод тепла от варактора. В исследуемом уд-
воителе частоты применена схема с подоено-заграждающими филь-
трами, которая удобна для выполнения ее в печатном варианте
конструкции умножителя. В качестве таких фильтров, позволяю-
щих получить требуемую фильтрацию паразитных гармоник, при-
меняются разомкнутые четвертьволновые отрезки /3, /5 полосковых
68
Рис. 11.2
Рис. 11.3
линий (шлейфы), подключенные параллельно к линии передачи
(рис. 11.3). Такой шлейф является практически коротким замыка-
нием для фильтруемой гармоники, если длина / = Хл/4 , где —
длина волны н-й фильтруемой гармоники в линии передачи.
В схеме удвоителя частоты входная цепь (для первой гармо-
ники с частотой (/j ~/вк) образуется конденсаторами С1, СЗ, уча-
стком полосковой линии передачи (отрезками /2, 1$, fc) от входа
удвоителя до места подключения варактора Р7)1 и параллельно под-
соединенных к этой линии разомкнутых шлейфов /э=Х4/4 и
/5 = /4 (Х2 и Х4 — длины волн в линии передачи второй гармо-
ники с >2 “2/1 и четвертой гармоники /4 = 4/). Эти шлейфы от-
фильтровывают колебания с частотой 2/ и 4/ и тем самым пре-
дотвращают проникновение мощностей этих колебаний в цепь воз-
будителя. Вводная цепь растроена в резонанс на частоту / и со-
гласована с возбудителем. Настройка в резонанс и согласование до-
69
стигнуты регулировкой положения шлейфов 13 и /5 на полосковой
линии относительно места подключения варактора и выбором ем-
костей конденсатора С1 и СЗ. Конденсатор СЗ осуществляет также
дополнительную фильтрацию второй и более высоких гармоник, а
конденсатор С1 разделяет по постоянному току варактор и возбу-
дитель.
Выходная цепь (для второй гармоники с частотой /2 ~ 2/j)
образуется конденсаторами С4, С5, участком полосковой линии пе-
редачи (отрезками /7, 7П, /13, Z14) от места подключения варак-
тора KZJ1 до выхода удвоителя и параллельно подсоединенных к
этой линии разомкнутых шлейфов /10, /12. Требуемая фильтра-
ция паразитных гармоник выполняется шлейфами 78 = /4 и
710 = Х4 /4 . Шлейф /8 создает практически короткое замыкание для
нечетных гармоник с частотами ЗД, 5j\ и т.д., а /10 — для чет-
вертой гармоники. Дополнительную фильтрацию гармоник выше
второй на выходе удвоителя обеспечивает конденсатор С5. Выход-
ная цепь варактора настроена на частоту^ и согласована с нагруз-
кой регулировкой положения шлейфов /8, /10, Z12 на полосковой
линии относительно места подключения варактора VD1 и выбором
Длины шлейфа Z12, а также изменением величины емкости конден-
саторов С4 и С5. Конденсатор С4 является также разделительным
по постоянному току между варактором и нагрузкой удвоителя.
Запирающее напряжение смещения на варактор подается от
источника постоянного напряжения или с сопротивления авто-
смещения RCM. Конденсатор С1 является блокировочным по отно-
шению к источнику напряжения. Назначение резистора R ~ обес-
печить защиту варактора от возможного увеличения тока в цепи
смещения при работе на больших уровнях мощности, когда варак-
тор работает в режиме частичного отпирания р-п-перехода.
Конструкция исследуемого удвоителя частоты показана на
рис. 11.4. Удвоитель частоты выполнен на подложке из фторопла-
ста. Подложка установлена в металлический корпус со съемной
крышкой. На входе и выходе имеются полосково-коаксиальные пе-
реходы с волновым сопротивлением 50 Ом, позволяющие присое-
динить удвоитель к возбудителю и нагрузке коаксиальным кабе-
70
Рис. 11.4
лем. Конденсатор С2 проходного типа вмонтирован в отверстие,
расположенное в боковой стенке корпуса. Отрезки полосковой
линии передачи, образующие СВЧ цепи удвоителя, имеют волно-
вое сопротивление 50 Ом; для уменьшения габаритов подложки они
изогнуты и расположены преимущественно вдоль длинной сторо-
ны подложки. Конденсаторы С1 и С4 — специальные малогаба-
ритные — являются навесными элементами. Конденсаторы СЗ и
С5 выполнены в виде металлизированных площадок, соединенных
с полосковой линией. Варактор установлен в сквозном отверстии,
просверленном в подложке, что обеспечивает надежный электри-
ческий и тепловой контакт варактора с корпусом удвоителя.
Задание
При подготовке к работе:
1. Изучить рекомендуемую литературу.
2. Ознакомиться с описанием лабораторной установки и экс-
периментальных исследований.
3. Ответить на контрольные вопросы. Заготовить форму для
отчета. 1 *
71
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняется эксперимент, и описанием ее схемы.
5. Подготовить лабораторную установку к работе, включив из-
мерители мощности и ВЧ генератор. Переключатель 51 на макете
установить в положении 7.
6. Снять зависимость выходной мощности Рвых умножителя
частоты от напряжения смещения на варакторе U$ для двух значе-
ний входной мощности Рвх умножителя, т.е. Рвых (U$) при Рвх =
=const, Дх - const.
Частоту входных колебаний /вх умножителя установить по
шкале генератора равной 680 МГц, а входную мощность
Рвх = 300 мВт. Мощность устанавливается ручкой «УРОВЕНЬ» на
генераторе. Выходная мощность генератора, поступающая на вход
умножителя частоты, контролируется измерителем мощности ИМ
«Рвх» (см.рис.11.1). Для этого переключатель S3 установить в по-
ложение 1 и, измерив Рвх, перевести S3 в положение 2. В процессе
снятия зависимости Рвых(Го) мощность Рвх и частотунадо под-
держивать неизменными. При снятии зависимости РВЪ[Х( UQ) — зна-
чения напряжения смещения £70 изменять от —5 В до 5 В (реко-
мендуется через один вольт), измеряя для каждого установленного
значения мощность Рвых измерителем мощности ИМ «Рных».
Используя полученные результаты, рассчитать коэффициент
преобразования умножителя т|= РВых/^вх и получить зависимость
W-
Далее установить значение мощности Рвх = 500 мВт, вновь
снять зависимость Рвых((70) и рассчитать зависимость ц(1/0). Ре-
зультаты измерений и расчетов свести в таблицу.
Построить графики зависимости ДВЫХ(Ц)) и ц (U$) для Рвх =
= 300 мВт и Рвх = 500 мВт и пояснить полученные результаты.
7. Снять зависимость выходной мощности Рвых умножителя
частоты от входной мощности Рвх для двух значений напряжения
смещения на варакторе U$, т.е. РВЫХ(РВХ) при = const, const.
Частоту входных колебаний fm умножителя установить рав-
ной 680 МГц. Зависимость ЛК1У( Д(У) снять для значений напряже-
DUJA £>Л А
72
ния Z70, равных -5 Ви +1 В. При снятии зависимости Рвых (Рвх)
при Uq = const рекомендуется мощность Рвх изменять в диапазоне
от ее минимального значения, при котором можно зафиксировать
измерителем мощности выходную мощность умножителя, до мак-
симального значения Рвхп1ах = 600 мВт, Мощность Рвх контроли-
руется ИМ «Рвх» при переводе переключателя *53 в положение 7,
Мощность Рвых измеряется ИМ «Рвых» при 53 в положении 2.
Используя полученные результаты измерений, рассчитать для
каждого измеренного значения РВЬ1Х коэффициент преобразования
умножителя ti= Рвых /Рвх. Результаты измерений и расчетов свес-
ти в таблицу.
Построить графики зависимостей РВЬ1Х(РВХ) и тД Рвх) для
— — 5 В и Uq= 1 Ви пояснить полученные результаты.
8. Снять зависимость выходной мощности Рвых умножителя
частоты от сопротивления 7?см в режиме автосмещения для двух зна-
чений входной мощности Рвх умножителя, т.е. Рвых(7?см) пРи
Ръх - const, /вх = const..
Переключатель 51 на макете перевести в положение 2.
Установить частоту входных колебаний /вх равной 680 МГц, а
мощность генератора РвХ = 300 мВт,
В процессе измерений мощность Рвх и частоту /вх поддержи-
вать неизменными.
При снятии зависимости РБЫХ(/?СМ) сопротивление автосмеще-
ния регулировать переключателем 52 на макете от 0 до 2,5 кОм
(рекомендуемый интервал 0,5 кОм) (см. рис, 11.1).
Рассчитать для каждого измеренного значения Рвых коэффи-
циент преобразования умножителя Ц == Рвых / Рвх.
Далее установить мощность Рвх равной 500 мВт, вновь снять
зависимость РВЫХ(ЛСМ) и рассчитать зависимость ц(7?см). Результа-
ты измерений и расчетов свести в таблицу.
Построить графики зависимостей Рвых (^см) и И ( 7?см) ЛРИ
P„v = 300 мВт и = 500мВт и пояснить полученные результаты.
£?Л
Содержание отчета
i •
1. Функциональная схема лабораторной установки (рис. 11.1).
73
2. Таблицы с результатами измерений и расчета.
3. Графики полученных экспериментальных зависимостей.
4. Краткие выводы по результатам исследований.
Контрольные вопросы
1. В каких частотных диапазонах применяются варакторные умно-
жители частоты в радиопередающих устройствах?
2. На чем основан метод умножения частоты на нелинейной емкос-
ти?
3. Что такое варактор, и каковы его основные технические характе-
ристики?
4. Нарисуйте основные типы структурных схем варакторных умно-
жителей и дайте их сравнительную оценку. Какой тип схемы в исследуе-
мом удвоителе?
5. Какие основные режимы работы варакторов применяются в ум-
ножителях частоты? Как связаны способы подачи напряжения смещения
на варактор с режимами его работы?
6. Каковы условия получения высокого коэффициента преобразова-
ния варакторного умножителя частоты?
7, Поясните конструкцию варакторного удвоителя частоты, приве-
денную на рис. 11.4.
РАБОТА 12.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРУЕМОГО
АВТОГЕНЕРАТОРА С ВАРИКАПОМ
Цель работы: ознакомление с принципом работы и методикой
расчета модуляционных характеристик частотно-модулируемого
(ЧМ) автогенератора с варикапом; исследование статической мо-
дуляционной характеристики ЧМ автогенератора с варикапом и
сравнение ее с расчетной; исследование динамической амплитуд-
ной модуляционной характеристики Ч М автогенератора с варика-
пом и сравнение ее с расчетной; исследование амплитудно-частот-
ной модуляционной характеристики ЧМ автогенератора с варика-
пом.
Теоретическая подготовка к работе
При подготовке к работе изучить теорию частотной модуля-
ции генераторов, изложенную в учебном пособии [2, гл. 1],
Описание лабораторной установки
Структурная схема лабораторной установки для исследования
ЧМ автогенератора с варикапом приведена на рис. 12.1. В уста-
новку входят: макет ЧМ автогенератора с варикапом; генератор
низкой частоты (ГНЧ); измеритель девиации частоты при ЧМ
(ИДЧ); частотомер (ИЧ); источник питания автогенератора и воль-
тметр, измеряющий напряжение смещения на варикапе Воль-
тметр расположен на передней панели макета ЧМ автогенератора.
Рядом с вольтметром находится ручка «СМЕЩЕНИЕ НА ВАРИ-
КАПЕ», которой изменяется напряжение Z70.
Упрощенная принципиальная схема исследуемого ЧМ авто-
генератора приведена на рис. 12.2. Автогенератор высокой часто-
ты собран на транзисторе ИТ, включенным по схеме с общей ба-
зой, по трехточечной схеме с емкостной обратной связью. Пита-
ние коллектдра транзистбра построено по последовательной схе-
ме. Фильтр нижних частот Сб;12, L3, Сбл3 защищает источник пи-
75
Рис, 12,1
Рис. 12.2
кИДЧ,
ич
от
ГНЧ
тания £/к0 от тока высокой частоты. Напряжение смещения на базе
транзистора СБОнач, необходимое для отпирания транзистора в мо-
мент самовозбужденя автогенератора, подается с сопротивления Я2
делителя напряжения Al, R2, подключенного к источнику пита-
ния Ск0. Емкость С6л1 соединяет базу с корпусом автогенератора
по высокой частоте и предохраняет R2 от переменной составляю-
щей базового тока. Запирающее напряжение смещения на базе кол-
лектора создается на сопротивлении /?3 за счет постоянной состав-
ляющей эмиттерного тока /эо. Сопротивление R3 не должно шун-
тировать емкость СЗ колебательной системы автогенератора по вы-
сокой частоте, 7?3»1/соСЗ (со= 2л/,/— частота генерации).
Колебательная система автогенератора образована колебатель-
ным контуром LI, С1 с параллельно подключенным к нему через
76
емкость С4 (или С4 и С5) варикапом ОД и емкостями С2, СЗ. Ча-
стота колебаний автогенератора /изменяется емкостью варикапа
Св. Начальная настройка автогенератора на несущей частоте (при
выключенном модуляторе) достигается изменением частоты емко-
стью С1, а коэффициент обратной связи К = С2/СЗ — изменением
емкости С2. Коэффициенты включения варикапа ОД в контур KBi =
= С4/(С4 + Q и Кв2 = (С4 Ь С5)/(С4 + С5 + Q изменяются пе-
реключателем «КОЭФФ. ВКЛ. ВАРИКАПА», выведенным на пе-
реднюю панель лабораторного макета.
В схему частотного модулятора входят: варикап ОД, подклю-
ченный через конденсатор С4 (или С4 и С5) к колебательному кон-
гуру автогенератора; источник постоянного напряжения смещения
на варикапе С70 и генератор низкой частоты с модулирующим на-
пряжением Up
Для осуществления частотной модуляции автогенератора на
варикап подаются два напряжения: запирающее постоянное напря-
жение смещения ZZ0 для создания рабочей точки на его вольт-фа-
радной характеристике и модулирующее напряжение UF генерато-
ра низкой частоты. Напряжение снимается с переменного со-
противления R, подключенного к источнику питания £/ко, и из-
меряется вольтметром, выведенным на переднюю панель макета ав-
тогенератора. Модулирующее напряжение UF генератора низкой
частоты (ГНЧ) подается через эмитгерный повторитель 2, который
стабилизирует нагрузку ГНЧ и предохраняет варикап от случай-
ных выбросов напряжения на его входе. Дроссель L2 предохраняет
цепь смещения варикапа от переменного тока автогенератора, а
конденсатор Сбл4 разделяет цепь напряжения смещения £/0 и вы-
ход эмиттерного повторителя 2 по постоянному току.
Высокочастотное напряжение с выхода автогенератора пода-
ется через разделительную емкость С6л5 на вход эмиттерного по-
вторителя 7, ослабляющего влияние нагрузки на автогенератор (в
данном случае входного сопротивления измерительного прибора
ИДЧ).
Несущая частота автогенератора находится в пределах
7...8 МГн.
• •
77
Задание
При подготовке к работе:
1, Изучить рекомендуемую литературу,
2. Рассчитать статическую модуляционную характеристику
(СМХ) исследуемого ЧМ автогенератора f(JJ$ — зависимость час-
тоты колебаний f от напряжения смещения на варикапе Щ — для
двух значений коэффициента включения Кв1 и Кв2, пользуясь вы-
ражениями, приводимыми ниже (см. порядок расчета СМХ).
Исходные данные для расчета
Параметры варикапа: емкость Св ^_4 = 90 пФ — емкость ва-
рикапа при напряжении обратного смещения (70 = —4 В; Фк= 0,5 В —
контактная разность потенциалов; у = 0,5 — степень нелинейно-
сти р-п-перехода; А = 191 — константа.
Емкость контура (собственная) Со = 219 пФ.
Частота колебаний автогенератора при = 0 В: /1([/о = о) =
=/1(£/п = 0) “ /1(0) = МГц при Кв2 = 0,3 и/2 (П) = 0) =Л(0) = МГц
при Кв2 = 0,4.
Напряжение обратного смещения на варикапе £70 изменяется
от 0 до 10 В (рекомендуется через 1 В).
В расчетах принять следующие единицы величин: емкость ~
пФ, напряжение — В, частота колебаний — МГц,
Порядок расчета СМХ для известного Ке
1) Задать напряжение (первое значение = 0 В).
2) Определить емкость варикапа при заданном £/0
^в(П0) ~ +(М 7'
3) Рассчитать емкость контура
С — С + К2С
ьк(п0) ьо + гЧ%(г;ог
4) Найти изменение емкости варикапа
= CB(t/0=O) “
5) Определить изменение емкости контура
АСК(Ц0) = КвАСв(Ц0Г
78
6) Определить относительное изменение емкости контура
к = ЛСК(£/()) /Q(6ro=o)'
7) Определить изменение частоты и частоту колебаний автоге-
нератора
= /(0)K°’5J А/о) =/(0) + 4/ц70)-
8) Результаты расчета свести в таблицу и построить график
СМХ.
3. Рассчитать динамическую модуляционную характеристику
(ДМХ) исследуемого ЧМавтогенератора Sfa(UF) — зависимость де-
виации частоты колебаний автогенератора от амплитуды мо-
дулирующего напряжения на варикапе Uf при постоянной частоте
модуляции F,
Исходные данные для расчета
Напряжение обратного смещения на варикапе Щ — 2 В.
Коэффициент включения варикапа Кв2 - 0,4.
Амплитуда модулирующего напряжения UF = 0,01...0,1 В.
Использовать также исходные данные п.2.
Порядок расчета ДМХ
1) Задать значение напряжения UF.
2) Определить относительную амплитуду модулирующего на-
пряжения
|Л = ^/(^+фк)-
3) Рассчитать емкость и Сщцр (см. расчет СМХ).
4) Найти относительную девиацию частоты:
/ f(U0) ~ О’5^вМ'СВ(До)
5) Рассчитать частоту колебаний автогенератора /(щ (см. рас-
чет СМХ) и девиацию частоты:
'Удб» = ^щог
I *
6) Ответить на контрольные вопросы. Сделать заготовку фор-
мы для отчета.
79
При выполнении работы в лаборатории:
4. Ознакомиться с лабораторной установкой, на которой вы-
полняются исследования. Включить лабораторный макет ЧМ ав-
тогенератора тумблером «СЕТЬ» на передней панели макета. Вклю-
чить частотомер.
5. Снять статическую модуляционную характеристику (СМХ)
Л Uq) ЧМ автогенератора. СМХ снимается для двух значений ко-
эффициента Кп
* D
, равных KBj — 0,3 и Кв2 = 0,4, для выяснения вли-
яния коэффициента Кв на характер СМХ.
Установить коэффициент включения Кв| = 0,3, Снять СМХ,
изменяя напряжение смещения на варикапе Uq от 1 до 10 В (через
один вольт) ручкой «СМЕЩЕНИЕ НА ВАРИКАПЕ», устанавли-
вая его значение по показаниям вольтметра <U0», Частота выход-
ных колебаний ЧМ автогенератора измеряется при помощи часто-
томера (измеритель частоты ИЧ).
Установить коэффициент включения Кв2 = 0,4 и вновь снять
СМХ. Построить графики полученных СМХ/(£/0) при Кв1 = 0,3 и
Кв2 = 0,4 и сравнить их с расчетными (см. п. 2).
6. Снять динамическую модуляционную характеристику (ДМХ)
^fR(UF) При F= const ЧМ автогенератора.
ДМХ снимается для двух значений частоты Г модулирующего
напряжения при значении коэффициента включения варикапа
Kb2 = 0,4.
Включить генератор низкой частоты (ГНЧ) тумблером «СЕТЬ»
на лицевой панели генератора. Выключить частотомер. Подклю-
чить выходной кабель макета ЧМ автогенератора к прибору ИДЧ
(измерителю девиации частоты). Включить прибор ИДЧ.
Установить коэффициент включения Кв2 - 0,4 , а напряжение
смещения на варикапе, для которого была рассчитана ДМХ,
Uq = 2 В. Частоту /'модулирующего напряжения, подаваемого от
ГНЧ, установить равной 1 кГц.
Снять ДМХ Д/д(^/•), устанавливая амплитуду модулирующе-
го напряжения Up- по вольтметру ГНЧ ручкой «РЕГУЛИРОВКА
ВЫХОДА» в пределах 0...300 мВ, Девиация частоты дГ измеряет-
ся при помощи ИДЧ согласно инструкции к прибору (см. прило-
80
жение ПЗ). Затем установить частоту Травной 20 кГц и вновь снять
ДМХ.
Построить графики полученных ДМХ ^fa(UF) для F= 1 кГц
и Г= 20 кГц и сравнить их с расчетной ДМХ (см. п. 3). Для выяс-
нения влияния напряжения смещения UQ на варикапе на характер
ДМХ следует снять еще ДМХ для частот 1 кГц и 20 кГц, устано-
вив значение напряжения на варикапе Uq - 8 В. Построить гра-
фики полученных ДМХ.
Сформулировать выводы по результатам исследований.
7. Снять амплитудно-частотную характеристику &fa(F) ЧМ
автогенератора — зависимость Д/( от частоты F модулирующего
напряжения при постоянной амплитуде модулирующего напряже-
ния ир
Установить коэффициент включения Кв! = 0.3 , напряжение на
варикапе UQ = 2 В, амплитуду модулирующего напряжения Up выб-
рав ее значение в интервале 50—100 мВ.
Снять зависимость &fa(F), устанавливая частоту Fпо шкале
отсчета частоты ГНЧ ручкой «ЧАСТОТА» в пределах от 200 Гц до
20 кГц (в интервале 200 Гц...1 кГц через 100 Гц). Девиация часто-
ты измеряется при помощи прибора ИДЧ (измерителя девиа-
ции частоты) согласно инструкции (см. приложение ПЗ).
Построить график зависимости &fa(F) при UF— const. Реко-
мендуется строить график в логарифмическом масштабе.
Содержание отчета
1. Принципиальная схема ЧМ автогенератора (рис. 12.2),
2. Расчет модуляционных характеристик ЧМ автогенератора
согласно п.2 и п.З задания.
3. Таблицы результатов расчета и исследований.
4. Графики модуляционных характеристик расчетных и экспе-
риментальных.
5. Выводы по результатам исследований.
I *
81
Контрольные вопросы
1. Приведите методы осуществления частотной модуляции в радио-
передающих устройствах.
2. Поясните принцип работы ЯМ автогенератора.
3. Перечислите основные причины нестабильности частоты ЧМ ав-
тогенератора с варикапом и назовите основные способы уменьшения
дестабилизирующего влияния варикапа на частоту колебаний ЧМ авто-
генератора.
4. Поясните схему лабораторной установки для исследования ЧМ
автогенератора с варикапом, приведенную на рис. 12.2.
5. Дайте определение статической и динамической модуляционных
характеристик ЧМ автогенератора.
РАСЧЕТ РЕЖИМА АКТИВНОГО ПРИБОРА ГЕНЕРАТОРА
ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ С ВНЕШНИМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ
Предполагается, что в качестве активного прибора (АП) гене-
ратора применяется биполярный транзистор. (Далее для краткости
будем именовать его транзистор.) Для удобства расчета режима АП
введем обозначения:
Рвых1 — колебательная мощность (первой гармоники) на вы-
ходе АП;
РСЬ1Х л — выходная мощность (колебательная мощность АП на
рабочей частоте, п = 1, 2, 3...);
п — номер рабочей гармоники выходного тока АП (л = 1,2, 3...);
f — рабочая частота;
5 — крутизна линеаризованной проходной характеристики АП;
— крутизна линии граничного режима;
— статический коэффициент передачи тока в схеме с об-
щим эмиттером;
— частота, при которой напряжение на эмиттерном пере-
ходе вследствие возрастания базового тока уменьшается в ,/2 Раз
но сравнению со своей величиной на низких частотах;
доп допустимая мощность, рассеиваемая АП;
С/ц — напряжение приведения по базе или напряжение сдвига;
(/Б0 ~ напряжение смещения на базе;
[7Б1 — амплитуда первой гармоники напряжения на базе;
(/ко — напряжение источника коллекторного питания;
~~ амплитуда л-й гармоники коллекторного напряжения;
£7КЭ доп ~~ допустимое напряжение между коллектором и
эмиттером;
/к0 — постоянная составляющая коллекторного тока;
/Ки— амплитуда л-й гармоники коллекторного тока;
Pq — мощность, подводимая к АП от источника питания в
коллекторной сети;
— мощность, равсеиваемая коллектором АП;
83
РБ1 — мощность возбуждения (первой гармоники), подводи-
мая к транзистору;
7?КЙ — эквивалентное сопротивление коллекторной цепи для
л-й гармоники коллекторного тока;
0 — угол отсечки коллекторного тока;
ао(0), а„(6)
Т0<9)> Г» (8)
— коэффициент разложения косинусоидального
импульса тока;
grt(0) — коэффициент формы косинусоидального импульса
тока по л-й гармонике;
^гр — коэффициент использования коллекторного напряжения
или напряженность граничного режима работы АП;
Т|э — электронный коэффициент полезного действия.
В конце настоящего раздела помещены таблицы (табл. 1—5)
параметров, необходимых при расчетах.
1. Расчет режима безынерционного транзистора малой
и средней мощности при возбуждении от источника
напряжения на заданную колебательную мощность
Порядок расчета режима транзистора генератора
с внешним возбуждением по схеме с общим эмиттером
на заданное значение мощности Рвыхд
а) Расчет транзистора генератора с внешним возбуждением,
работающего в режиме усилителя мощности (п = 1) [4, с. 51]. Счи-
таем известными колебательную мощность Рвых1 на рабочей час-
тоте / параметры транзистора 5, Режим работы тран-
зистора принимаем граничным.
Перед расчетом выбираем угол отсечки 0, если он не задан, и
из табл. 1 находим значения коэффициентов 04(0), Y^O), ^(0). Да-
лее рассчитываем:
ф ’ V а, (Ш
2) Ца = ^КО’ 3) Au = 2РВЫХ1 /UKi; 4) 1К0 - /К1 /g/0);
5) Л) = АсоЦсО’’ 6) Л< ~ Л) “ Л1ых1’ 7) 1Ь= Лыхх/^О’
8) лК1 = с/К1Дкр9) г/Б1 = w^ViW;
10) tfB0=- c^icosе+ и’ъ.
б) Расчет транзистора генератора с внешним возбуждением, ра-
ботающего в режиме умножения частоты (п = 2, 3...) [4, с. 62, 63].
Исходные данные: выходная мощность Рвыхл на рабочей гар-
монике; коэффициент умножения частоты, определяющий номер
гармоники п; параметры транзистора 5, 51р, У'ъ> £7К0. Режим ра-
боты транзистора принимаем граничным.
Предварительно выбираем угол отсечки 6И (если он не задан)
рабочей гармоники п с учетом соотношения 0„ — 120а/п и из табл. 1
находим коэффициенты ао(Оя) и ая(Вя). Определяем коээфици-
и
ент
Далее производим расчет режима:
1) ^ = 0,5+0,5 11- ; 2) иКп = 1/ко;
V аЛИлРгриК0
3) Асл = 27выхп 4) 7К0 ” 7Кп /Мбя); 5) = Асо^ко^
— Л) “ ^выхя’ 7) ^Кл — ^Кп th&i ’ 8)'Пэ“ ^аыхл/^О’
9> ^ы-/к]/^(е/г)-/Кя/^я(ел)^ где
10) ^Б0 = ^ЫСО50„ +
85
2. Расчет режима транзистора малой и средней мощности
с учетом его инерционности при возбуждении
от источника напряжения на заданную колебательную мощность
Порядок расчета режима транзистора генератора с внешним
возбуждением по схеме с общим эмиттером, работающего
в режиме усилителя мощности (л — 1) на заданное значение
мощности Рвых1
а) Режим немодулированных колебаний [4, с. 254—256]. Пара-
метры транзистора 5, Srp, U’b, ЦоЛх’ а также рабочую частоту f
считаем известными. Режим работы транзистора принимаем гра-
ничным.
Перед расчетом выбираем угол отсечки 9, если он не задан, а
также определяем параметр входной цепи транзистора .
Затем из табл. 2...5 находим значения:
ЩГцх) — угол окончания импульса коллекторного тока;
уГ)(0, опвх), (0, сотпх) — модули коэффициентов разложения
импульса коллекторного тока соответственно для постоянной со-
ставляющей и первой гармоники;
фвх(9, оугвх) — угол запаздывания первой гармоники коллек-
торного тока относительно напряжения возбуждения транзистора.
Для известных 0' и Фвх определяем угол отсечки эквивалент-
ного косинусоидального импульса коллекторного тока
0ЭКВ = 9'-1 Фвх I и для него находим из табл. 1 коэффициент °4(бэкв),
принимая в табл. 1 9 соответствующим 9ЭКВ . Далее рассчитываем:
” ’ ’V
2) Цо=^К0; 3)/К1 = 2РВЫХ1/УК1; 4
4) /ко = 7К1Ш “%<)/ 7,(9, <от„);
86
А бс.О^К.0’ А< А Аых1> ?) Аых1/А’
8) /?К1 = ^Лкр 9) иы = /К1 /S уг(в, «^вх);
10) Z7go = — t/B|Cos6 + и'ъ.
б) Режим коллекторной модуляции [4, с.203, 204, 258]. Исход-
ные данные для расчета: выходная мощность транзистора в режи-
ме несущих колебаний Рвых1}р рабочая частота f максимальный
коэффициент модуляции т и параметры транзистора 5, 5 , U'B ,
Рр Ay • Напряжение питания в режиме несущих ко-
лебаний выбираем из условия
^К0115^КЭДопЛ1+
где £ и т принимаем равными единице.
Расчет выполняем для максимального режима, который при-
нимаем граничным, на мощность Awxlmax = Аых1н И + т)2 ПРИ
напряжении ZZK0 max - £/ко Н(1 + /я). Аналогично п. «а» вначале
выбираем 0 (если он не задан) и определяем , Из табл. 2...5
находим значения е', ТоФ» “ЧД 'М9’ (0Гвх) > Фвх^’ “^вх) > опреде-
ляем 0экв и для него находим из табл. 1 коэффициент «,(9^),
принимая 0 соответствующим 9ЭКВ. Затем рассчитываем:
ор
_____ вых 1 max_-
а1 (®экв)^гр^КОтах
2) Цо max ~ ^гр Ц<0тах5 А<1тах 2Рвых|тах /Центах*
4) 'котах = 'KimaxVe, <<пю)/ Y,(e> ™ю);
Р != Р ________ Р
гКтах ^Отах 7вых1тах’
9) ^Blmax = ^Klmax
5) Атах ^КОтах^КОтах1
7) ^Этах "" Аых 1 max / Атах1
8) Acimax ““ Acimax /Лс1 max’
’°) t/E0Aax=~ ^lmaxCOS0 +
87
После определения максимального режима рассчитываем ре-
жим несущих колебаний в предположении линейности статичес-
кой модуляционной характеристики по формулам:
^К1н Ц&Л max + т)> ^К1н “ Acimax /П
ЛсОн ^КО max /О + т)> ^выхОн “ ^выхОтах /0 +
РКи “ РКтах /(I + "О2-
Величины Пэ» , #бо> ^Б1» ^ki ПРИ переходе к режиму не-
сущих колебаний не меняются.
Определяем среднюю за период модуляции мощность, рассеи-
ваемую на коллекторе РКср - РКн
, которая должна быть
меньше />Рдоп.
Таблица 1
ф ci о\ ^ч 1,88 □0 1,82 ♦> г- r*-i ^ч 1,69 1,65 ч—н 40 ч 1,53 1,49 1,45 о г» 1,36 г
1 990 i 091 121 156 1 196 239 288 337 390 445 ! 500 — . _ 554 611 662 713 760 I 805
ч—Ч О? 034 048 ! 065 980 109 136 ! 991 199 236 276 319 363 411 458 509 558 | 609
ф ГТ а | 185 181 171 157 138 I 116 091 067 043 020 J ООО -017 СП 1 -039 UH -047 1 -046
0,(6)-103 1 241 256 267 273 I 276 ТГ ГЧ 267 . 258 245 230 212 193 172 152 ! i3i Ш 092
сО!(9)'и ; 280 311 339 366 391 414 436 i 455 472 487 500 i 0IS 520 j 526 531 534 536
ъ т—Ч S £ 1 147 165 183 201 218 40 m CQ ! 253 269 286 302 319 334 350 364 OS 8? гО 406
гп^ т— ф 8 Q 766 707 643 | 574 500 423 342 259 174 | 087 000 -087 -174 -259 Г<> гп 1 m гч । -500
Ф 40 50 МП 09 1 65 70 08 85 06 95 ! 100 о 110 115 120
89
о
Таблица 2
6', град
\0ГСвх 0 \ 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 2,75 3,0 3,5 4,0 .. 4,5. 5,0
50 71 77 81 84 86 88 89 91 92 93 94 95 96 97 98
77 83 88 91 94 96 98 100 101 102 103 105 106 107 108
.60 83 90 96 99 102 104 107 108 но 111 112 114 116 117 118
65 89 96 102 106 110 113 115 117 119 120 122 124 126 127 128
70 94 102 108 114 118 120 123 126 128 130 131 134 136 138 139
75 100 108 115 121 126 129 132 135 137 139 141 144 147 149 151
80 106 115 122 128 133 137 141 144 147 150 151 155 158 161 163
85 111 121 129 135 141 146 150 153 157 160 162 166 170 173 176
90 116 127 136 143 149 154 159 163 167 170 173 179 183 187 190
95 122 133 143 151 158 163 169 173 178 182 186 193 198 203 208
100 128 140 150 159 166 173 179 185 191 196 200 209 218 — —
Таблица 3
То
0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 2,75 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
’50 0,056 0,050 0,045 0,041 0,037 0,034 0,031 0,029 0,027 0,025 0,024 0,021 0,019 0,018 0,016
55 0,075 0,068 0,061 0,056 0,052 0,047 0,044 0,041 0,038 0,036 0,034 0,030 0,027 0,025 0,023
60 0,097 0,089 0,081 0,074 0,068 0,063 0,059 0,055 0,052 0,048 0,046 0,041 0,037 0,034 0,032
65 0,123 0,113 0,104 0,096 0,088 0,082 0,077 0,072 0,068 0,064 0,060 0,055 0,050 0,046 0,042
*70 0,152 0,141 0,130 0,121 0,112 0,105 0.098 0,092 0,087 0,082 0,078 0,070 0,064 0,059 0,055
75 0,185 0,173 0,160 0,149 0,139 0,130 0,123 0,115 0,109 0,103 0,098 0,089 0,082 0,075 0,070
80 0,221 0,207 0,194 0,181 0,169 0,159 0,150 0,142 0,134 0,127 0,121 0,110 0,102 0,094 0,087
85 0,260 0,245 0,230 0,216 0,203 0,192 0,181 0,172 0,163 0,155 0,148 0,135 0,124 0,115 0,108
90 0,302 0,286 0,270 0,255 0,240 0,227 0,215 0,204 0,195 0,185 0,177 0,163 0,150 0,139 0,131
95 0,345 0,329 0,312 0,296 0,280 0,266 0,253 0,241 0,229 0,219 0,210 0,193 0,179 0,167 0,157
100 0,392 0,376 0,357 0,339 0,323 0,307 0,293 0,279 0,267 0,257 0,246 0,228 0,212 0,195 0,186
Таблица 4
71
\^вх о \ 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 2,75 3,0 3,5 4,0 . 4,5 5,0
50 0,102 0,091 0,081 0,073 0,066 0,060 0,055 0,052 0,048 0,045 0,042 0,038 0,034 0,031 0,028
55 0,134 0,120 0,108 0,098 0,089 0,082 0,075 0,070 0,065 0,061 0,059 0,052 0,047 0,042 0,039
60 0,171 0,154 0,139 0,126 0,116 0,107 0,098 0,092 0,086 0,081 0,076 0,068 0,062 0,056 0,052
65 0,212 0,192 0,175 0,159 0,146 0,135 0,125 0,117 0,109 0,103 0,097 0,087 0,079 0,072 0,067
70 0,256 0,234 0,213 0,195 0,180 0,166 0,155 0,145 0,136 0,128 0,121 0,109 0,099 0,091 0,084
75 0,303 0,278 0,255 0,235 0,217 0,201 0,187 0,175 0,165 0,155 0,146 0,132 0,120 0,110 0,102
80 0,353 0,325 0,299 0,276 0,255 0,237 0,221 0,207 0,195 0,184 0,174 0,157 0,143 0,131 0,121
85 0,405 0,374 0,345 0,319 0,295 0,275 0,256 0,241 0,226 0,214 0,203 0,182 0,166 0,153 0,141
90 0,457 0,424 0,391 0,362 0,336 0,313 0,293 0,274 0,258 0,244 0,231 0,208 0,19 0,174 0,161
95 0,509 0,473 0,438 0,405 0,376 0,351 0,328 0,308 0,289 0,273 0,258 0,233 0,212 0,194 0,179
100 0,561 0,522 0,483 0,447 0,416 0,387 0,362 0,339 0,319 0,3 0,284 0,255 0,232 0,218 0,196
Таблица 5
Фвх, град
\^ВХ Й X 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 2,75 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
v X. 50 18 23 26 28 30 31 32 33_ 33 34 35 36 36 37 37
55 19 24 27 30 32 33 35 35 36 37 38 39 40 40 41
60 20 25 29 32 _24_ 36 37 38 39 40 41 42 43 44 44
65 20 26 30 33 36 38 39 41 42 43 44 45 46 47 48
70 21 27 32 35 38 _40 42 43 45 46 47 49 50 51 52
75 22 28 33 37 40 1 42 44 46 47 49 50 52 53 55 56
80 22 29 34 38 42 44 47 49 50 52 53 55 57 58 60
85 23 30 35 40 43 46 49 51 53 55 56 59 61 62 64
90 23 31 37 41 45 48 51 54 56 59 59 62 64 66 68
95 23 31 38 43 47 50 53 56 58 61 62 66 68 71 72
100 24 32 39 44 49 52 56 59 61 64 66 70 72 '75 77
ПРИЛОЖЕНИЕ
ИНСТРУКЦИИ ПО ПОЛЬЗОВАНИЮ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ
ПРИБОРАМИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. К РАБОТЕ 4А
Инструкция к прибору С1-48
Левая часть осциллографа
1) Ручка «ОСВЕЩЕНИЕ ШКАЛЫ» - влево.
2) Калибровка чувствительности:
тумблерУмнож. — хЮ
ручка 67/ст —
3) Ручка «смещение»
4) Ручка «баланс»
। установить горизонтальную развертку
। на середину лучевой трубки.
Правая часть осциллографа
1) Ручка «ЯРКОСТЬ» — вправо.
2) Четкости изображения на экране можно добиться ручками:
УРОВЕНЬ, СТАБИЛЬНОСТЬ, ФОКУС.
3) Время развертки — 2 Ц 5.
ПРИЛОЖЕНИЕ г. К РАБОТЕ 9
Инструкция к генератору импульсов Г5-15
С «Выхода» генератора импульсы положительной полярности
подаются на вход лабораторного макета.
Длительность запускающих импульсов устанавливается пере-
ключателями «Длительность импульсов».
Частота следования импульсов устанавливается ручкой «Час-
тота следования Hz», показания шкалы которой делятся или умно-
жаются на коэффициент, установленный переключателем «Диапа-
зон частот след.»
94
Амплитуда импульсов устанавливается следующим образом:
— Ручку потенциометра «Амплитуда импульса» поставить в
крайнее левое положение.
— Включить тумблер «Измерение амплитуды».
— Потенциометром «Измерение амплитуды» необходимо ус-
тановить на шкале против красной риски величину заданной амп-
литуды импульса.
— Потенциометром «Амплитуда импульса» увеличивать амп-
литуду до момента зажигания сигнальной лампочки.
В момент зажигания лампочки амплитуда импульса равна зна-
чению, установленному на шкале. Нужно избегать поворота ручек
потенциометра дальше положения, соответствующего моменту за-
жигания лампочки, т.к. это может привести к искажению формы
и амплитуды импульса на выходе. «Импульсами синхронизации»
осуществляется запуск развертки осциллографа. Для удобства на-
блюдения необходимо изменить временную задержку между им-
пульсом, запускающим модулятор, и синхроимпульсом, манипу-
лируя ручками «Задержка» (оба импульса должны быть положи-
тельной полярности).
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. К РАБОТЕ 12
1. Инструкция к измерителю модуляции типа CK3-43
Измеритель модуляции CK3-43 предназначен для контроля
частотно-модулированных передатчиков и измерительных генера-
торов, работающих в диапазоне 4... 160 МГц.
Прибор рассчитан на эксплуатацию в лабораторных условиях
и обеспечивает измерение девиации частоты ЧМ сигналов и коэф-
фициента амплитудной модуляции.
1. Установить органы управления в следующие положения:
а) переключатель «ДИАПАЗОНЫ МГц» в положение 4-8; 8-16
в зависимости от несущей частоты;
б) тумблер «М%-д/ KHz» — в положение « Д/ kHz»;
в) тумблер АПЧ — в нижнее положение;
г) тумблер «МОДУД» — в положение «+»;
9‘
д) тумблер «ПОЛОСА кГц» — в положение 60.
2. Включить прибор тумблером «СЕТЬ», установив его в верх-
нее положение. При этом должны засветиться цифровые индика-
торы прибора и индикаторная лампочка «МАЛО».
3. Провести измерение девиации частоты.
Вращением ручки «НАСТРОЙКА» против часовой стрелки от
правого упора добиться засвечивания индикаторных лампочек
«МАЛО», «МНОГО». Продолжая медленно вращать ручку «НА-
СТРОЙКА», добиться засвечивания индикаторных лампочек
«ВЫШЕ», «НИЖЕ».
4. Девиация частоты ЧМ-автогенератора, модулируемого с
помощью генератора низкой частоты, фиксируется на цифровом
индикаторе.
ПРИМЕЧАНИЕ: При выполнении пн. 3,4 к измерителю часто-
ты CK3-43 должен быть подсоединен включенный макет ЧМ-авто-
генератора, модулируемого генератором низкой частоты.
2. Инструкция к прибору 43-34
1. Макет ЧМ-автогенератора через делитель подключается на
«Вход-А».
2. Установить органы управления в следующем положении:
а) переключатель «Вход А» — в положение «1:1», «~»,
б) переключатель «метки времени У» — в положение «А»,
в) переключатель «Род работы» — в положение «Частота А, Б»,
г) переключатель «Время измерения счета mS» — в положе-
ние «10».
96
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Полупроводниковые генераторы с внешним возбуждением /
Под ред. В.Н. Шкаликова. — М/. МАИ, 1986.
2. Управление радиочастотными колебаниями генератора /Под
ред. Р.А. Грановской. — М,: МАИ, 1987.
3. Грановская Р.А., Телятников Л.И. Магнетронные генерато-
ры и импульсные модуляторы. — М.: МАИ, 1985.
4. Нейман М.С. Курс радиопередающих устройств. — М.: Сов.
радио, 1965.
97
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие.............................................3
Правила выполнения работ в лаборатории..................4
Работа 3. Исследование рабочих характеристик
ВЧ усилителя мощности на транзисторе....................6
Работа 4А. Исследование транзисторного генератора
с внешним возбуждением.................................14
Работа 4Б. Исследование транзисторного генератора
с внешним возбуждением.................................20
Работа 5. Исследование умножителя частоты
на транзисторе.....................................,...25
Работа 6. Исследование транзисторного генератора
с внешним возбуждением с амплитудной
коллекторной модуляцией................................31
Работа 7. Исследование одноконтурного транзисторного
автогенератора с емкостной обратной связью.............37
Работа 8. Исследование каскада высокочастотного
транзисторного усилителя со сложением мощностей........46
Работа 9. Исследование импульсного модулятора
с частичным разрядом накопительной емкости.............53
Работа 10. Исследование работы магнетронного генератора
на несогласованную нагрузку............................61
Работа 11. Исследование полоскового варакторного
удвоителя частоты параллельного типа...................67
Работа 12. Исследование частота о-модулируемого
автогенератора с варикапом ...........................75
98
Расчет режима активного прибора генератора
высокой частоты с внешним возбуждением..............83
1. Расчет режима безынерционного транзистора малой
и средней мощности при возбуждении от источника
напряжения на заданную колебательную мощность.....84
2. Расчет режима транзистора малой и средней мощности
с учетом его инерционности при возбуждении
от источника напряжения на заданную колебательную
мощность..........................................86
Приложение. Инструкции по пользованию
измерительными приборами............................94
Приложение 1. К работе 4А.........................94
Приложение 2. К работе 9..........................94
Приложение 3. К работе 12.........................95
Библиографический список............................97
I
Тем. план 2006, поз. 12
Гурова Ирина Ильинична
Добычина Елена Михайловна
Земцов Гелий Павлович
Кузьмина Галина Андреевна
Кондратьев Александр Леонидович
Михайлов Николай Павлович
Шкаликов Виктор Николаевич
Щербачев Андрей Юрьевич
УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ
И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Редактор М.С. Винниченко
Компьютерная верстка О.Г. Лавровой
Сдано в набор 13.02.06. Подписано в печать 7.04.06.
Бумага офсетная. Формат 60x84 1/16. Печать офсетная.
Усл. печ. л. 5,81. Уч.-изд. л. 6,25. Тираж 300 экз. Зак. 3353/1985. С. 447.
Издательство МАИ
«МАИ», Волоколамское ш., д. 4, Москва, А-80, ГСП-3 125993
Типография Издательства МАИ
«МАИ», Волоколамское ш., д. 4, Москва, А-80, ГСП-3 125993
I