ДОСЛІДЖЕННЯ ПІДСИЛЮВАЧА ПРОМІЖНОЇ ЧАСТОТИ. Лабораторна робота з СП. Робота № 529853

Перехід до торгівельного партнера Binance

ДОСЛІДЖЕННЯ ПІДСИЛЮВАЧА ПРОМІЖНОЇ ЧАСТОТИ

Інформація про навчальний заклад

ВУЗ:

Національний університет Львівська політехніка

Інститут:

Факультет:

Не вказано

Кафедра:

Не вказано

Інформація про роботу

Рік:

2024

Тип роботи:

Лабораторна робота

Предмет:

СП

Група:

ТК-33

Завантажити

Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА” / Лабораторна робота №3 на тему: ДОСЛІДЖЕННЯ ПІДСИЛЮВАЧА ПРОМІЖНОЇ ЧАСТОТИ Мета роботи - вивчення схем і дослідження основних параметрів підсилювача проміжної частоти з двоконтурним смуговим фільтром і підсилювача з фільтром зосередженої селективності. 3.1. Теоретична частина Підсилювачі проміжної частоти (ППЧ) призначені для підсилення сигналу на проміжній частоті до рівня, що забезпечує нормальну роботу детектора. Крім того, в залежності від призначення приймача, вони забезпечують умови оптимального виявлення корисного сигналу на фоні шумів або створюють високу селективність на частоті сусіднього каналу приймання при заданому рівні нерівномірності амплітудно - частотної характеристики в межах смуги пропускання, що є особливо важливим для систем зв’язку, які працюють в найбільш завантажених ділянках частотного діапазону. При обмеженій ширині спектру сигналу ідеальним, з точки зору забезпечення високої селективності, був би ППЧ з прямокутною амплітудно - частотною характеристикою (АЧХ). Практична реалізація такого фільтра неможлива. Однак, використання в каскадах підсилення спеціальних смугових фільтрів дозволяє при необхідності одержати певне наближення до ідеального рішення. ППЧ характеризуються такими основними технічними показниками : Номінальне значення проміжної частоти - fПР , яке відповідає середній (квазірезонансній) частоті настроювання підсилювача. Значення fПР в сучасних радіоприймальних пристроях (РПП) для підвищення завадостійкості на каналі прямого проходження повинно відповідати значенню однієї із частот із ряду, встановленому міжнародними стандартами. Наприклад, в системах радіомовлення в діапазоні помірно високих частот з амплітудною модуляцією (АМ) значення fПР найчастіше вибирають рівним 465 кГц, а з частотною модуляцією (ЧМ) - 10,7 МГц. В радіолокації використовують більш високі частоти - 30, 60 МГц і вище. 2. Смуга пропускання ППЧ визначається допустимою нерівномірністю АЧХ і ,звичайно , оцінюється на рівні 3 дБ (0,707). Типові смуги пропускання ППЧ - П0,7 складають в радіомовних РПП з амплітудною модуляцією - 8…10 кГц, в приймачах з частотною модуляцією сигналів - до 250 кГц, а для радіолокаційних приймачів - в межах 1…10 МГц. 3. Коефіцієнт підсилення напруги - ( = (ВИХ ПР / (ВХ ПР = ( ( ( ( j(пр , де ( ( ( - модуль коефіцієнта підсилення, (ПР - кут фазового зсуву. На частоті fпр модуль коефіцієнта підсилення ((( = К0 , тому рівняння нормованої АЧХ має вигляд ( = (K( j( )( ( К0 . В залежності від призначення РПП величина К0 складає 102 … 106 . Здатність підсилювача проміжної частоти послаблювати вплив дії завад, частоти яких лежать за смугою пропускання ППЧ, називається частотною селективністю. В залежності від ширини смуги спектру завад до форми АЧХ ставляться різні вимоги. Для радіомовних РПП характерною є завада від сусідньої по частоті радіостанції (див. рис. 3.1). Величина її послаблення характеризується селективністю на частоті сусіднього каналу fСК SeСК = К0 /((СК(= 1/ yСК , де ((СК( - модуль коефіцієнта підсилення ППЧ: yСК - значення нормованої АЧХ на частоті сусіднього каналу. Рис. 3.1. Амплітудно-частотна характеристика ППЧ Для приймачів АМ - сигналів ( fCК = 9 кГц , для приймачів ЧМ-сигналів - 150 кГц. Частотну селективність часто оцінюють коефіцієнтом прямокутності КП = П У / П0,7 ( 1, який визначає наближення форми реальної АЧХ до ідеальної (прямокутної). Рівень y найчастіше вибирається рівним 0,1 або 0,01. Крім того, до ППЧ ставляться і інші вимоги: стійкість роботи при дії дестабілізуючих факторів, малий коефіцієнт шуму, лінійність ФЧХ тощо. Реалізація ППЧ здійснюється двома способами: ППЧ з розподіленою селективністю будується за схемою послідовно з’єднаних каскадів підсилювачів і частнотозалежних ланок на основі LC - елементів (одиночних контурів, зв’язаних контурів або активних RC - фільтрів). ППЧ з зосередженою селективністю складається з фільтра зосередженої селекції (ФЗС) на основі багаторезонансних фільтрів (електричних , п’єзоелектричних, п’єзокерамічних, електромеханічних тощо) і аперіодичних або слабоселективних багатокаскадних підсилювачів. В РПП широко використовується схема ППЧ з навантаженням у вигляді пари зв’язаних контурів – двоконтурних смугових фільтрів (ДСФ). Еквівалентна схема одного каскаду такого підсилювача показана на рис. 3.2. Рис. 3.2. Еквівалентна схема одного каскаду підсилювача Зв’язані контури мають ідентичні параметри LК, CК, GК. Величина зв’язку між контурами визначається коефіцієнтом зв’язку kЗВ= М / Lк, де М - коефіцієнт взаємоіндукції. Для розширення смуги пропускання ППЧ паралельно до контурів можуть вмикатися шунтуючі провідності. Модуль коефіцієнта підсилення каскаду ((( = n1 ( n2 ((Ý21((( / GE (( 1 + (2 - (2 )2 + 4 (2 (1/2 , де ( = kЗВ / dE - узагальнений коефіцієнт зв’язку між контурами (фактор зв’язку), dE - еквівалентна вгамівність контуру. Нормована АЧХ одного каскаду y = (1 + (2 ) / (( 1 + (2 - (2 )2 + 4 (2 (1/2 Форма АЧХ залежить від зв’язку між контурами, який можна міняти змінюючи віддаль між контурами або включенням додаткової ємності між контурами. На рис. 3.3 показані нормовані до максимальних значень АЧХ при різних коефіцієнтах зв’язку. Рис. 3.3. Залежність АЧХ від зв’язку між контурами При ( ( 1 частотна характеристика має одну вершину на частоті fПР . Із збільшенням ( вершина частотної характеристики стає більш плоскою і при критичному значенні - ( = (КР = 1 досягає максимально плоскої форми. При ( ( 1 АЧХ стає двогорбою і величина прогину збільшується при подальшому збільшенні зв’язку. На практиці переважно використовується режим роботи при ( = (КР . При цьому АЧХ одного каскаду описується рівнянням y = 2/ ( 4 + (2 )1/2 , а для n-каскадного підсилювача y = (2/ ( 4 + (2 )1/2 (n . До переваг ППЧ з ФЗС слід віднести простоту у виготовленні та налагодженні, стабільність АЧХ та ФЧХ в умовах експлуатації, меншу схильність до збудження. Електричні ФЗС найчастіше складаються з П - подібних LC - ланок, кожна з яких включає два паралельні контури з ємнісним зв’язком між ними. Декілька ланок з’єднують послідовно, створюючи структуру ФЗС. Використання ФЗС тільки тоді буде ефективним, якщо добротність його контурів відповідає умові: Q ( 2 fПР / П0,7 , де П0,7 - ширина смуги пропускання фільтра. Вихідна провідність попереднього каскаду G22 і вхідна провідність наступного Gвх повинні бути рівними характеристичному опорові фільтра (ф. Якщо вони менші (ф, то використовується автотрансформаторне ввімкнення з коефіцієнтами зв’язку n1 = 1 / (G22 (Ф )1/2 і n2 = 1 / (GВХ (Ф )1/2 . Коефіцієнт підсилення каскаду з ФЗС К = 0,5( n1 ( n2 (( Ý 21 (( K Ф ( (Ф , де KФ - коефіцієнт передачі ЗС , його значення пропорційне добротності контурів. Тому для збільшення коефіцієнта підсилення ППЧ з ФЗС необхідно збільшувати добротність контурів. 3.2. Зміст роботи У роботі досліджується один каскад ППЧ на біполярному транзисторі з двоконтурним смуговим фільтром і ППЧ з електричним ФЗС. При цьому визначаються наступні технічні характеристики ППЧ: Середня частота ППЧ. Амплітудна характеристика. Залежність резонансного коефіцієнта підсилення від зв’язку між контурами. піддіапазону. Форма АЧХ. при мінімальному, критичному та максимальному зв’язках між контурами (при різних значеннях фактора зв’язку). Залежність смуги пропускання від фактора зв’язку. Нерівномірність АЧХ в смузі пропускання ППЧ з ФЗС. Селективність по сусідньому каналу. Коефіцієнт прямокутності підсилювача. Порівнюються результати розрахункових і експериментальних залежностей. 3.3. Опис макету Структурна схема лабораторного пристрою з дослідження ППЧ включає макети ППЧ з двоконтурним смуговим фільтром ДСФ і ППЧ з фільтрами зосередженої селекції ФЗС, генератор високої частоти ГВЧ, осцилограф О та вольтметр В ( рис.3.4). 3.3.1. Дослідження ППЧ з двоконтурним смуговим фільтром ДСФ Принципова схема однокаскадного ППЧ показана на передній панелі універсального стенда (рис. 3.5). Сигнал проміжної частоти подається на гніздо Х5 і через перемикач S2 (полож. 2) на базу транзистора V2, до колектора якого під(єднано ДСФ - L1,L2,С9,С10. Величину зв’язку між контурами ( М можна змінювати, змінюючи регулятором відстань між котушками. Величину зв’язку з навантаженням, яке під’єднується до гнізда Х10, можна змінювати дискретно перемикачем S4. Перемикач S3 повинен знаходитися у розімкнутому стані. Величину вхідної і вихідної напруг можна проконтролювати в точках Х6 і Х10, напругу на колекторі транзистора – в точці Х8. 3.3.1.1 Експериментальна частина 3.3.1.1.1. Переконатися, що положення перемикачів відповідає схемі досліджень і після ввімкнення усіх приладів зміною частоти ГВЧ добитися максимального значення вихідної напруги і відрахувати значення частоти fПР. 3.3.1.1.2. Зняти амплітудну характеристику ППЧ UВИХ(Uг). Для цього за допомогою регулятора встановлюють мінімальний зв’язок між контурами і за допомогою атенюатора ГВЧ послідовно зменшують напругу генератора UГ від значення 0,1 В через 10 дБ (тобто через коефіцієнт 3,16) і вимірюють вихідну напругу ППЧ 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, 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 зменшенні вхідної напруги в два-три рази. 3.3.1.1.3. Змінюючи частоту генератора в межах ( 20 кГц з дискретністю 1 кГц вимірюють значення вихідної напруги, одержані дані заносять в таблицю. Аналогічно проводять вимірювання для максимального та критичного значення величин зв’язку між контурами. В останньому випадку величина зв’язку встановлюється такою, при якій вершина АЧХ стає максимально плоскою (зникає провал при зменшенні зв(язку від максимального). За табличними результатами будуємо нормовані АЧХ – y = K(f)/K0. Якщо максимуми горбів відрізняються між собою, то нормування проводиться відносно вищого горба. 3.3.1.1.4. Смуги пропускання на рівні 0,707, коефіцієнт прямокутності на рівні 0,1 і селективність на частоті сусіднього каналу (при розстроюванні на (10 кГц) для всіх видів зв’язку визначають графічно за побудованими АЧХ. 3.3.2. Дослідження ППЧ з фільтром зосередженої селекції ФЗС Принципова схема каскаду ППЧ з ФЗС показана на передній панелі універсального стенду (рис.3.6). Сигнал проміжної частоти подається на гніздо Х1 і через конденсатор С1 на базу транзистора V1, до колектора якого під’єднано електричний ФЗС - L1( L5, С5(С11. Контроль рівня вихідного сигналу на фільтрі проводиться осцилографом і вольтметром в гнізді Х9. За допомогою перемикача S3 до виходу фільтра можна під’єднати резистор R6, величина якого дорівнює характеристичному опору фільтра. Перемикач S1 необхідно встановити в положення 2 і замкнути перемикач S2. Контроль режимів роботи транзистора на постійному струмі здійснюється в контрольних точках Х4 і Х5. В положенні 1 перемикача S1 підсилення ППЧ зменшується за рахунок введення послідовного зворотного зв’язку через резистор R3. 3.3.2.1. Експериментальна частина Порядок виконання роботи Методика визначення всіх показників відповідає приведеній в п. 3.3.1.1. Слід звернути увагу на нерівномірність АЧХ в смузі пропускання і при необхідності зменшити дискрет значення частоти в межах смуги пропускання. 3.3.2.1.1. Підготовити до роботи макет ППЧ з ДСФ. Встановити мінімальний зв(язок між контурами і змінюючи частоту генератора добитися максимального значення напруги на виході. 3.3.2.1.2. Зняти і побудувати залежність Uвих = f (Uвх) і визначити за нею допустимий рівень вхідного сигналу. 3.3.2.1.3. Зняти залежність Uвих = ( (fс ) для максимального і мінімального значень величин зв(язку між контурами. 3.3.2.1.4. Встановити критичний зв(язок між контурами і зняти залежність Uвих = ( (fс ). 3.3.2.1.5 На основі отриманих результатів розрахувати і побудувати нормовані АЧХ і визначити за ними смуги пропускання, коефіцієнти прямокутності на рівні 0,1, селективності на частоті сусіднього каналу, а також резонансний коефіцієнт підсилення для трьох значень (. 3.3.2.1.6. Підготовити до роботи макет ППЧ з ФЗС. 3.3.2.1.7. Провести вимірювання згідно з п. 3.3.2.1.1 і 3.3.2.1.2. 3.3.2.1.8. Зняти залежність UВИХ = ( (fС ) для навантаженого і ненавантаженого ФЗС. 3.3.2.1.9. На основі отриманих результатів розрахувати і побудувати нормовані АЧХ і визначити за ними смуги пропускання, коефіцієнти прямокутності на рівні 0,1, селективності на частоті сусіднього каналу, а також резонансний коефіцієнт підсилення. 3.4. Зміст звіту Звіт до лабораторної роботи повинен містити: Структурну схему вимірювань. Спрощені схеми електричні принципові макетів. Таблиці з результатами вимірювань. Таблиці і графіки нормованих АЧХ. Результати обчислень. Короткі висновки за результатами вимірів та розрахунків. 3.5. Контрольні питання 1. Які функції виконує ППЧ? 2. Які переваги дає використання ДСФ у порівнянні з одноконтурними підсилювачами в тракті проміжної частоти? 3. До яких наслідків може привести неузгодження вхідного і вихідного опорів ФЗС? 4. Порівняйте ППЧ з ФЗС і ДСФ. У яких випадках слід надати перевагу у застосуванні того чи іншого фільтрів? 5. Як проявляються перевантаження у резонансних підсилювачах?

Лабораторна робота СП

TeeLzzo

21.12.2017 23:12-

Коментарі

Ви не можете залишити коментар. Для цього, будь ласка, або зареєструйтесь.

Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!

Маєш корисні навчальні матеріали, які припадають пилом на твоєму комп'ютері? Розрахункові, лабораторні, практичні чи контрольні роботи — завантажуй їх прямо зараз і одразу отримуй бали на свій рахунок! Заархівуй всі файли в один .zip (до 100 МБ) або завантажуй кожен файл окремо. Внесок у спільноту – це легкий спосіб допомогти іншим та отримати додаткові можливості на сайті. Твої старі роботи можуть приносити тобі нові нагороди!

поділитись