Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
ДОСЛІДЖЕННЯ ПІДСИЛЮВАЧА РАДІОЧАСТОТИ РАДІОПРИЙМАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
О
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
СП
Група:
ТК-33
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
/
Лабораторна робота №3 на тему:
ДОСЛІДЖЕННЯ ПІДСИЛЮВАЧА РАДІОЧАСТОТИ РАДІОПРИЙМАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ
Мета роботи (дослідження основних показників і характеристик одноконтурного перестроюваного підсилювача високої частоти (радіочастоти).
2.1. Теоретична частина.
Підсилювач високої части (ПВЧ) - це каскад радіоприймача, який працює на фіксованій частоті або може перестроюватися в діапазоні частот і служить для підсилення модульованого сигналу. Крім підсилення ПВЧ забезпечує частотну селективність по побічних каналах приймання: дзеркальному і проміжної частоти, тому такий підсилювач має резонансне навантаження або частотнозалежні елементи міжкаскадного зв’язку.
Основними вимогами до перестроюваних ПВЧ є висока частотна селективність, високий коефіцієнт передачі, лінійність амплітудно- і фазочастотної характеристик в межах смуги пропускання, мала нелінійність амплітудної характеристики, малі зміни коефіцієнта передачі і смуги пропускання при перестроюванні в межах піддіапазону частот, малий коефіцієнт шуму, стійкість, тобто властивість підсилювача зберігати в процесі експлуатації свої характеристики.
В ПВЧ для забезпечення максимального підсилення сигналу по потужності найчастіше використовується схема ввімкнення транзистора зі спільним емітером (витоком). Підсилювачі зі спільною базою (заслоном) відрізняються більшою стійкістю проти самозбудження, тому вони часто використовуються в дециметровому і сантиметровому діапазонах.
На рис. 2.1 показано принципову схему ПВЧ на польовому транзисторі. Навантаженням транзистора є паралельний коливальний контур з автотрансформаторним з’єднанням зі стоком транзистора і навантаженням, що зменшує шунтування контуру вихідною провідністю транзистора і навантаження . Неповне включення контуру також дозволяє збільшити стійкість підсилювача. Перестроювання ПВЧ здійснюється конденсатором змінної ємності СК.
В режимі малого сигналу транзистор можна представити активним лінійним чотириполюсником (рис. 4.2).
В системі Y-параметрів рівняння чотириполюсника мають вигляд:
.
Рис.2.1. Принципова схема ПВЧ
Рис.2.2. Транзистор у вигляді чотириполюсника
Значення провідностей складаються з дійсної і уявної частин, тому можна записати:
Тут -частота, при якій зменшується в раз; S – крутизна;
У більшості випадків (напр. для польових та біполярних транзисторів) провідністю зворотного зв’язку через її малу величину можна знехтувати. В цьому випадку заступна схема транзистора як чотириполюсника буде мати вигляд, приведеної на рис. 2.3. З врахуванням цього аналіз схеми ПВЧ значно спрощується.
Рис.2.3. Заступна схема транзистора
Рис. 2.4. Еквівалентна схема
На рис 2.4 приведена еквівалентна схема одноконтурного ПВЧ, у якій транзистор представлено генератором струму і провідністю . Зв’язок паралельного коливального контуру з транзистором і навантаженням визначається коефіцієнтами зв’язку п1 і п2. Ця схема співпадає з еквівалентною схемою для одноконтурного вхідного кола, в якій провідність антени замінено на вихідну провідність транзистора , а ZA=1/. Тому формули для коефіцієнта підсилення і резонансного коефіцієнта підсилення відповідно дорівнюють:
(2.1)
Амплітудно-частотні характеристики одноконтурних ПВЧ описуються виразом
(2.2)
При невеликих розстроюваннях Δω = ω ( ω0 можна вважати, що , тоді
Після підстановки у (2.2) одержимо:
Селективність ПВЧ SЕ=1/y.
Смуга пропускання на рівні дорівнює
Частота дзеркального каналу fДЗ = fС + 2fПР.
В підсилювачах високої частоти найчастіше використовуються каскади з трансформаторним зв’язком з контуром. Принципова схема такого підсилювача на біполярному транзисторі показана на рис. 2.5. В цій схемі значення коефіцієнта підсилення і його зміна при перестроюванні каскаду дуже залежить від власної частоти f0К контуру, утвореного індуктивністю зв’язку LЗВ і паралельно з’єднаними ємностями монтажу колекторного кола СМ, міжвитковою ємністю С0ЗВ котушки зв’язку і вихідною ємністю транзистора С22.
Подібно до вхідного кола з трансформаторним зв’язком з антеною, існує два режими роботи колекторного кола: режим вкорочення при f0К > fmax і режим видовження при f0К < fmin.
Рис.2.5. Принципова схема підсилювача на біполярному транзисторі
В режимі видовження для одержання необхідної резонансної частоти f0К паралельно до LЗВ вмикається додатковий конденсатор. В цьому режимі забезпечується мала залежність коефіцієнта підсилення від частоти піддіапазону.
В режимі вкорочення коефіцієнт підсилення зростає зі збільшенням частоти і його абсолютне значення значно більше, ніж у режимі видовження. Нерівномірність коефіцієнта підсилення і сам коефіцієнт підсилення зменшуються при збільшенні коефіцієнта вкорочення kВК = f0К / fmax до значення 2...4. У такому режимі на вході приймача використовується вхідне коло з трансформаторним зв’язком з видовженою антеною, спад коефіцієнта передачі якого з частотою компенсується збільшенням коефіцієнта підсилення підсилювача.
В ПВЧ між його входом і виходом існує зворотний зв’язок через загальні ланки живлення, зовнішні елементи схеми та провідність внутрішнього зворотного зв’язку. Перші два види зв’язку можуть бути зменшені раціональною побудовою схеми і конструкції підсилювача. Якщо робоча частота підсилювача значно менша граничної частоти транзистора, то провідність внутрішнього зворотного зв’язку визначається ємнісною складовою ωC12. Підсилювач вважається стійким, якщо його підсилення не перевищує значення
. (2.3)
2.2.. Зміст роботи
У роботі досліджується одноконтурний ПВЧ на біполярному транзисторі з трансформаторним зв’язком з транзистором і автотрансформаторним зв’язком з навантаженням. При цьому визначаються наступні технічні характеристики ПВЧ:
Амплітудна характеристика.
Залежність резонансного коефіцієнта передачі від частоти піддіапазону.
Коефіцієнт перекриття піддіапазону.
Залежність смуги пропускання від частоти.
Коефіцієнт вкорочення.
Селективність по сусідньому і побічних каналах на заданій частоті.
Порівнюються результати розрахункових і експериментальних залежностей.
2.3. Опис макета
Структурна схема лабораторного пристрою (рис. 2.6) складається з генератора високої частоти ГВЧ, макета ПВЧ і реєструючого пристрою РП (вольтметр, осцилограф).
Рис. 2.6. Структурна схема лабораторного макета
Принципова схема одноконтурного ПВЧ показана на рис. 2.7.
Активним елементом ПВЧ є ввімкнений по схемі зі спільним емітером біполярний п-р-п транзистор типу КТ315. В положенні 2 перемикача S1 за допомогою базового подільника напруги R2, R3 на базу транзистора VT подається фіксована напруга зміщення. В положенні 1 перемикача S1 через вхід автоматичного регулювання підсилення АРП можна подати зовнішню постійну напругу, зміною величини якої регулюється напруга зміщення і, відповідно, підсилення підсилювача. Послідовно з колектором транзистора ввімкнено котушку зв’язку L1, яка зв’язана з паралельним коливальним колом L2, C7. Коефіцієнт зв’язку між котушками дорівнює 0,2.
Рис. 2.7. Принципова схема лабораторного макета
Коефіцієнт зв’язку контуру з навантаженням дорівнює 0,67 Для зменшення дії зовнішніх завад безпосередньо на контур, він розміщується в електромагнітному екрані. Перестроювання ПВЧ здійснюється конденсатором змінної ємності С7. Конденсатор С6 (тример) і феритове осердя в котушці служать для підстроювання: приведення реального коефіцієнта перекриття діапазону частот до заданого. Живлення на ПВЧ подається за допомогою перемикача S2 через фільтр R7, С3.
2.4. Завдання до роботи
2.4.1. Експериментальна частина
Зібрати схему досліджень, переконатися, що перемикач S1 знаходиться в положенні 2. За допомогою вимірювального приладу встановити на виході ГВЧ напругу UГ = 0,1 В і добитися проходження сигналу від ГВЧ на вихід ПВЧ.
Встановити мінімальне значення ємності конденсатора C6, що відповідає максимальному значенню частоти піддіапазону fmax. Змінюючи частоту ГВЧ добитися максимального значення вихідної напруги і відрахувати значення частоти fmax .
Увага! Слід пам’ятати, що існує ще один резонанс на частоті f0К, яка лежить за межами частотного піддіапазону.
Зняти амплітудну характеристику ПВЧ UВИХ(Uг). Для цього за допомогою атенюатора ГВЧ послідовно зменшують напругу генератора UГ від значення 0,1 В через 10 дБ і вимірюють вихідну напругу ПВЧ UВИХ. Те ж саме повторюють і при збільшенні напруги генератора до значення 1 В. За результатами вимірювань будують графік залежності UВИХ(Uг).
По одержаному графіку визначають вхідну напругу UГMAX, при якій відхилення вихідної напруги від лінійної залежності досягає 10%. Для того, щоби запобігти впливу явища обмеження вихідної напруги ПВЧ, усі наступні вимірювання проводяться при вхідній напрузі, яка дорівнює (0,3 ... 0,5)UГMAX.
Для визначення залежності резонансного коефіцієнта передачі від частоти піддіапазону необхідно для десяти значень ємності конденсатора С8 (включаючи крайні) виміряти вихідну резонансну напругу підсилювача. Відрахунок частоти здійснюється по шкалі ГВЧ.
Зняти і побудувати залежність смуги пропускання на рівні 0,707 від частоти П0,7(f) для 5-ти (включаючи крайні) значень ємності конденсатора С7.
Зняти і побудувати залежність K(f) при настроюванні підсилювача на частоту fmax в діапазоні частот, який включає частоти fmax і f0К.
Для крайніх значень частот піддіапазону експериментально визначити селективність на частотах сусіднього і дзеркального каналів і каналу проміжної частоти, враховуючи, що проміжна частота дорівнює fПР = 465 кГц.
2.5. Розрахункова частина
Для кожного значення смуги пропускання по формулі Qе=f0/П0,7 визначити еквівалентну добротність контуру і побудувати графік залежності Qе(f).
Визначити крутизну транзистора за допомогою виразу S = IK/UT, де IК – струм колектора, UT = 0,0255 В – значення термічного потенціалу при кімнатній температурі. Значення колекторного струму з достатньою точністю можна визначити з виразу
Визначити на частоті f0 = fmin еквівалентний резонансний опір контуру з виразу . Тут СК = CКmax = 450 пФ – максимальна ємність конденсатора контуру, .
Врахувавши, що контур безпосередньо з’єднується з колектором транзистора (тобто n1=1), з виразу визначити відношення напруги на контурі до вхідної напруги.
Визначити коефіцієнт зв’язку контуру з навантаженням .
За формулою побудувати графік залежності резонансного коефіцієнта передачі від частоти.
За допомогою виразу (2.2) визначити селективність на сусідньому і побічних каналах.
Визначити коефіцієнт стійкого підсилення врахувавши, що для транзистора КТ315Б ємність зворотного зв’язку С12 = 7 пФ.
2.6. Зміст звіту
Структурна схема для експериментальних досліджень.
Результати експериментальних досліджень у вигляді таблиць і графіків.
Розрахунки залежності резонансного коефіцієнта передачі від частоти, коефіцієнта перекриття піддіапазону, смуг пропускання на крайніх частотах піддіапазону, селективності на сусідньому і побічних каналах, стійкого коефіцієнта підсилення.
Висновки на основі результатів досліджень.
2.7. Контрольні питання
Яке призначення ПВЧ?
Які показники характеризують ПВЧ?
Дайте визначення крутизни транзистора.
Якими способами добиваються збільшення стійкості ПВЧ?
Якими способами можна забезпечити малу залежність резонансного коефіцієнта передачі одноконтурного ВК від частоти настройки в заданому діапазоні?
21.12.2017 23:12-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора