Аппроксимация ВАХ

2.1. На построенной вольтамперной характеристике (ВАХ), рис.1.3, следует определить границы квадратичного участка в пределах (U _пор < Uзи < 0) и аппроксимировать его зависимостью вида:

i = a (u-U_пор)². Для этого находятся коэффициенты а и u_0.

2.2. Использовать кусочно- линейную аппроксимацию ВАХ, согласно пунктирной линии

на рис.1.3. Для этого находятся коэффициенты S и U_от.

3. Исследование преобразования моногармонического сигнала: u_ЗИ = U₀ + U_mcos2pf₁t, где f₁=1 кГц.

3.1. Преобразование моногармонического сигнала на квадратичном участке ВАХ.

Положение рабочей точки выбирается на середине квадратичного участка ВАХ, т.е. U₀ = U_пор/2, где U _пор – пороговое напряжение триода (рис. 1.4). Установить полученное значение U₀ потенциометром «Смещение» и занести его в таблицу 1.3.

Таблица 1.3. - Спектр тока стока

Параметр	U0=... В; f1 =1кГц; Um =...В;
Частота		f1	2 f1	3 f1	4 f1
Амплитуда

 

Амплитуда входного сигнала U_m должна быть такой, чтобы сигнал занимал весь квадратичный участок ВАХ (от нуля до отсечки), т.е. U_m = | U_пор/2 | (см. рис.1.4).

 

Рисунок 1.4 – Выбор рабочего участка ВАХ согласно пункту 3.1.

 

Ввиду того, что измерительные приборы имеют градуировку в действующих (U), а не амплитудных (U_m) значениях, следует установить на входе макета (гнезда 1, 2 или 3) такое напряжение от источника " 1 кГц" (левое верхнее гнездо стенда), чтобы подключенный ко входу вольтметр показывал U= U_m /Ö 2.

Рассчитать спектр тока

3.2. Преобразования моногармонического сигналана кусочно-линейном участке ВАХ.

Установить напряжение смещения U₀ = U_от. Установить амплитуду входного сигнала U_m= | U_от | (рис.1.5).

 

 

Рисунок 1.5- Выбор рабочего участка ВАХ согласно пункту 3.2

 

Рассчитать спектр тока и заполнить таблицу, подобную табл.1.2.

4^*. Исследование преобразования бигармонического сигнала u_ЗИ = U_о + U_1mcos2pf₁t+ U_2mcos2pf₂t.В качестве второго гармонического сигнала с частотой f₂=1, 2кГц используется звуковой генератор Г3-111 в блоке «ИСТОЧНИКИ». На один из входов сумматора подать прежний сигнал f₁ = 1 кГц, на любой другой - f₂ = 1, 2 кГц. Заполнить таблицу 1.4.

Примечание^*: задание является дополнительным.

4.1. Преобразование на квадратичном участке ВАХ. На построенной вольтамперной характеристике (ВАХ) определить границы квадратичного участка (U _пор < Uзи < 0) и аппроксимировать его зависимостью вида: i = a (u-U_пор)², см. пункт 2.1.

Установить смещение U_о = U_пор/2 (рабочая точка на середине квадратичного участка ВАХ). Установить одинаковые амплитуды сигналов от разных источников на обоих входах сумматора U_1m=U_2m=½ U_пор /4½, при этом суммарный сигнал (" биения") не выйдет за пределы квадратичного участка.

Рассчитать спектр тока. Результаты расчета внести в табл.1.4.

Таблица 1.4. Спектр тока стока при бигармоническом сигнале

Параметр	U0=... В; f1 = 1кГц; Um1=...В; f2 =1, 2 кГц; Um2 =...В
Частота		f1	f2	2 f1	2 f2	f1 – f2	f1+ f2
Амплитуда

 

4.2. Преобразование на кусочно-линейном участке ВАХ. Использовать кусочно- линейную аппроксимацию ВАХ, согласно пункту 2.2:

Установить U₀= U_от, установить амплитуды сигналов U_1m=U_2m= =½ U_от /2½

Рассчитать спектр тока. Результаты расчета внести в таблицу, аналогичную табл.1.4.

 

Содержание отчёта

1. Принципиальная схема исследования.

2. Сток – затворная характеристика исследованной нелинейной цепи.

3. Аппроксимация ВАХ для работы на квадратичном (параболическом) и кусочно - линейном участках.

4. Таблицы, характеризующие спектр тока НЭ при использовании квадратичного (параболического) и кусочно - линейного участков.

5. Выводы относительно качества проделанной аппроксимации ВАХ и связи между спектром тока и нелинейностью ВАХ.

 

Контрольные вопросы

1. Поясните, как работает нелинейный преобразователь, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.1

2. Как практически изменить положение рабочей точки на сток - затворной характеристике полевого транзистора?

3. Каковы характерные особенности спектров тока, протекающего через нелинейный безынерционный элемент, при моно- и бигармоническом воздействиях?

4. Укажите, какие виды аппроксимации НЭ целесообразно применять при сильных и слабых сигналах.

5. Перечислите этапы графоаналитического анализа колебаний на выходе безынерционного НЭ при квадратичной и кусочно-линейной аппроксимациях.

6. Что называется углом отсечки, как определить его по осциллограмме сигнала и как выразить аналитически?

6. Характеристика нелинейного элемента аппроксимирована ломаной линией, характеризуемой параметрами S (мА/В) и U_от (В). Входное воздействие представляет собой сигнал вида u = U₀+U_mcos2wt.

Пользуясь системой трех координатных плоскостей, покажите на графике, как следует выбрать U₀ и U_m, чтобы:

а) ток по форме повторял форму входного сигнала;

б) ток принял форму косинусоидальных импульсов с углом отсечки 90⁰.

7. Какова связь между наивысшим порядком комбинационного колебания и степенью полинома, аппроксимирующего характеристику нелинейного элемента?

8. Что называется порядком комбинационного колебания? Поясните примером.

9. Перечислите все составляющие спектра тока, если на вход нелинейного элемента с параболической (квадратичной) ВАХ подать гармонические сигналы с частотами 5 и 6 кГц.

 

Рекомендуемая литература

1. Дмитриев В. Н., Зелинский М.М. Основы теории цепей. Конспекты лекций: – Астрахань: АГТУ, 2008. – С.177-188.

 

2. Карлащук В.И., Карлащук С.В. Электронная лаборатория на IBM PC. Том 1. Моделирование элементов аналоговых систем. - М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2006. – С.85-180.

 

3. Теория электрической связи: Учебник для вузов/ под ред.

Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 1998. – С. 82-89.

 

4. Москатов Е. А. Электронная техника. – Таганрог, 2004. – 121с. http: //www.moskatov.narod.ru/index.html