Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Амплитудный модулятор на транзисторе — Студопедия.Нет

 

Данный модулятор (рисунок 7) используется для формирования больших амплитуд.

Рисунок 7 – Принципиальная электрическая схема амплитудного модулятора на транзисторе

 

В модуляторе в качестве нелинейного элемента используется транзистор (VT), включенный по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой транзистора является колебательный контур С2 L1, который используется в качестве полосового фильтра и настраивается на частоту первой гармоники несущего колебания w0. Также модулятор содержит делитель напряжения R1 R2 подающий напряжение смещения для выбора положения рабочей точки транзистора, резистор R3 обеспечивающий температурную стабилизацию рабочей точки, разделительные конденсаторы С1, С3, С4 разделяющие ток питания от тока сигнала. Модулирующий сигнал подается на эмиттер транзистора. Несущее колебание вместе с напряжением смещения поступают на базу VT. Модулированный сигнал снимается с коллектора.

Достоинством данного модулятора является высокий КПД, т. к. транзистор работает в режиме отсечки коллекторного тока. Временные диаграммы сигналов схемы, поясняющие процесс формирования АМ сигнала в режиме отсечки коллекторного тока показаны на рисунке 8.

 

Рисунок 8

 

Описание функций, необходимых для выполнения лабораторной работы.

 

Для выполнения лабораторной работы необходимо знать, как осуществляется построение графика АЧХ и анализ Фурье в среде Multisim.

 

Построение графика АЧХ.

 

Для построения графика АЧХ используют команду анализ AC Frequency которая располагается на вкладке «Меню Analysis».

AC Frequency – частотный анализ схемы по переменному току. При этом сначала производится анализ схемы по постоянному току (как в DC Operating Point) для получения линейных, с маленьким сигналом моделей для всех нелинейных компонентов схемы и точки смещения напряжения. Затем создается комплексная матрица (содержащая и реальные и мнимые компоненты схемы). При построении матрицы источникам постоянного тока придаются нулевые значения. Источники переменного тока, конденсаторы, и катушки индуктивности представлены их моделями переменного тока. Нелинейные компоненты представлены линейными моделями маленького сигнала переменного тока, полученными по результатам анализа схемы по постоянному току.

Все входные источники рассматривается, как синусоидальные. Частота источников игнорируется. Если используемый генератор функций установлен на квадратную или треугольную форму волны, во время анализа он будет автоматически переключен (для внутреннего представления) на синусоидальную форму волны.

Затем производится расчет ответа схемы по переменному току как функции частоты.

Допущения: аналоговые устройства, малосигнальные; цифровые компоненты обрабатываются как большие сопротивления (резисторы) относительно «земли».

Замечание. Узлы, находящиеся внутри подсхем, не могут быть выбраны для анализа.

Выполнение анализа:

1. Рассмотрите вашу схему и остановитесь на узлах для анализа. Вы можете задать амплитуду и фазу источника тока для анализа AC Frequency. Для этого произведите двойной щелчок на выбранном источнике и перейдите на закладку Value в открывшемся окне.

 

 

Рисунок 9 – Параметры источника тока

 

2. Выберите Simulate → Analyses → AC Analysis…

3. Произведите необходимые установки в открывшемся диалоговом окне рисунка 10 (не забудьте указать анализируемый узел на вкладке Output).

Рисунок 10 – Параметры AC Analysis

 

4. Нажмите клавишу Simulate (Моделирование). Для остановки анализа (при необходимости) нажмите ESC.

Результат частотного анализа схемы по переменному току показан на двух графиках (рисунок 11): усиление в зависимости от частоты и фаза в зависимости от частоты. Эти графики появляются, когда анализ закончился.

 

Рисунок 11

 

Анализ Фурье

Команда выполняет анализ Fourier. Fourier - анализ Фурье, оценивает постоянную составляющую, основную и гармонические компоненты периодического сигнала. Анализ выполняет Дискретное Преобразование Фурье этого сигнала. Производится преобразование формы волны периодического напряжения в ее частотные компоненты. Multisim автоматически выполняет анализ периодического сигнала, чтобы произвести анализ Фурье.

Вы должны выбрать выходной узел в окне диалога. Выходная переменная - узел, в котором производится анализ формы волны напряжения.

Анализ также требует задание основной частоты, которая должна быть установлена в частоту источника переменного тока в вашей схеме. Если Вы имеете несколько источников переменного тока в вашей схеме, Вы можете установить основную частоту в значение наименьшего общего множителя частот. Например, если Вы имеете источник 10.5 кГц и источник 7 кГц, установите основную частоту в 0.5 кГц при это м надо учитывать, что частоты первого и второго источника должны быть кратны друг другу с коэффициентом частоты которую вы установили в поле Fundamental Frequency. В противном случае вы не уведете гармоники принадлежащие частотам генераторов

Значения следующих параметров могут быть определены произвольно:

– число частотных компонентов, показанных между гармониками,

– частота осуществления выборки,

– параметры анализа периодического сигнала, на котором выполняется дискретный анализ Фурье.

Если не указаны, эти параметры рассчитываются автоматически.

Замечание. Узлы, находящиеся внутри подсхем, не могут быть выбраны для анализа.

Выполнение анализа:

1. Рассмотрите вашу схему и остановитесь на узлах для анализа.

2. Выберите Simulate → Analyses → Fourier Analysis…

3. Произведите необходимые установки в открывшемся диалоговом окне рисунке 12 (не забудьте указать анализируемый узел на вкладке Output).

 

Рисунок 12 – Окно анализа Фурье

 

4. Нажмите клавишу Simulate (Моделирование). Для остановки анализа (при необходимости) нажмите ESC.

Анализ Фурье выводит график амплитуд частотных компонентов (гармоник) Фурье (рисунок 13) и, произвольно, значения фаз компонентов, в зависимости от частоты. По умолчанию график амплитуд представлен в виде гистограмм, но может быть задан, чтобы быть отображен в виде линии.

 

Рисунок 13

 

Схема АМ модулятора.

 

Схема исследуемого амплитудного модулятора представлена на рисунке 14.

 

Рисунок 14 – Принципиальная схема АМ модулятора

Практическая часть

 

1. Запустить программу Multisim и собрать схему представленную на рис. 14.

2. Установить амплитуду генератора V1, как показано на рисунке 14.

3. Частоту универсального генератора установить равной 3 КГц, выходное напряжение 10 мВ.

4. С помощью команды построения АЧХ проверить, что контур в коллекторе транзистора настроен на резонанс. Полученный график зарисовать.

5. С помощью команды построения Фурье, построить спектр сигнала на выходе модулятора. График зарисовать.

6. Изменяя уровень сигнала модулирующего генератора от 1 мВ до 80 построить график модуляционной характеристики модулятора (рисунок 3).

7. Установить на выходе модулирующего генератора уровень сигнала 30 мВ.

8. Изменяя частоту модулирующего генератора от 150 Гц до 100 кГц заполнить таблицу 1 и построить график частотной характеристики модулятора (рисунок 4).

 

Таблица 1.

Частота генератора 150 Гц 170 180 200 250 500 800 1 кГц 10 20 30 40 45 50 100
Коэффициент Мам                              

 

Содержание отчета

1. Краткое содержание теоретической части.

2. Схема исследуемого модулятора.

3. Результаты экспериментов и графики, построенные по этим результатам

4. Таблица 1.

5. Выводы.

 

Лабораторная работа № 7

studopedia.net

Амплитудный модулятор. Схема и описание на 1 МГц.

Бутов А.Л.

В настоящее время сложилась такая ситуация, что во многих регионах страны в светлое время суток на радиовещательных диапазонах длинных и средних волн (150... 1500 кГц) затруднительно найти хотя бы одну работающую радиостанцию. Это связано с тем, что многие радиостанции перешли на вещание в УКВ диапазоны и, или полностью отказались от эфирного вещания, перейдя на вещание в сети Интернет. Это привело к тому, что простые ДВ-СВ радиоприёмники, выпущенные в прошлом веке, безмолвствуют.

Эта неприятность, прежде всего, задевает коллекционеров старинной радиоаппаратуры, поскольку нет возможности оперативно продемонстрировать то, как работает тот или иной транзисторный или ламповый радиоприёмник.

Для решения этой проблемы можно изготовить несложный амплитудный модулятор с кварцевой стабилизацией несущей частоты. На транзисторе VT1, резонаторе ZQ1, резисторах R1 - R3 и конденсаторе С4 собран задающий генератор на частоту 1 МГц. Резонатор ZQ1 работает на первой основной гармонике, конденсатор С4 препятствует возбуждению резонатора на более высоких гармониках, а также, облегчает запуск задающего генератора.

Каскад на транзисторе VT1 получает питание от RC фильтра C1R4. Конденсатор С2 устраняет отрицательную обратную связь по высокой частоте. С вывода коллектора VT1 сигнал частотой 1 МГц и амплитудой около 5 В через разделительный конденсатор СЗ и резистор R5 поступает на усилитель мощности, выполненный на транзисторе VT2. В цепь эмиттера этого транзистора включен модулятор, реализованный на транзисторе VT3, резисторах R8 - R11 и конденсаторах С8, С11, С13.

Конденсатор С6 шунтирует выводы коллектор - эмиттер VT3 по высокой частоте. Резистором R9 устанавливают оптимальный рабочий режим транзисторов VT2, VT3. К входу модулятора, гнездо XS2 может быть подключен генератор звуковых частот, МР-3 плеер или другой радиоприёмник, например, с УКВ диапазоном, в этом случае устройство станет как бы конвертером радиосигналов с диапазона УКВ на диапазон средних волн.

Подстроечным резистором R10 регулируют чувствительность модулятора. Контурная катушка L1 настроена на частоту задающего генератора, через разделительный конденсатор С9 к отводу от этой катушки подключена антенна W1 в виде куска провода длиной 2...40 метров.

Чем больше длина антенны, тем лучше, тем на большем расстоянии будет возможен радиоприём. С антенной 2 метра радиоприём излучения модулятора возможен на расстоянии до 5 метров на встроенную в радиоприёмник ферритовую антенну. Без подключенной антенны возможен радиоприём на расстоянии до 1,5 метра за счёт излучения контура L1C7.

В случае, если для питания устройства или в качестве источника сигнала применяется оборудование, питающееся от сети 220 В переменного тока, заземление общего провода устройства обязательно. Также будет желательным заземление и в том случае, если конструкция получает энергию от химических источников тока. В качестве заземления допустимо использовать металлические трубы водопроводных и отопительных систем.

Устройство подключается к источнику напряжения питания через дроссели L2, L3, светодиод HL1 светится при наличии напряжения питания. Конструкция потребляет ток около 8 мА при напряжении питания 9 В.

Все детали устройства можно смонтировать на печатной размером 75x40 мм. Изготовить печатную плату можно самостоятельно.

Постоянные резисторы МЛТ, С1-4, С1-14, С2- 23. Подстроечные резисторы любые малогабаритные, например, РП1-63М, учитывайте, что подстроечные резисторы этого типа имеют несколько модификаций корпуса. Неполярные конденсаторы К10-17, К10-50, КМ-5. Остальные К50-35, К50-68, К53-30. Конденсатор С11 может быть также плёночным или керамическим. Транзисторы КТ3102В можно заменить любыми из серий КТ3102, КТ6114, КТ645, SS9013, 2SC1815, ВС547. Вместо транзистора КТ645А подойдёт любой из серий КТ645, КТ646, КТ6114, КТ608, КТ630, 2SC1008, 2SD261.

На месте резонатора ZQ1 может работать любой кварцевый или пьезокерамический резонатор, например, от компьютерной периферии. Если у вас не окажется в наличии резонатора на частоту основного резонанса 550... 1300 кГц, то можно вместо него установить трёхвыводный пьезокерамический фильтр на 450...470 кГц, которые применяются в усилителях промежуточной частоты радиоприёмной и телефонной аппаратуры.

Средний вывод такого резонатора подключают к общему проводу, а крайние к выводам базы и коллектора VT1. В этом случае контур L1 надо будет настроить на вторую гармонику применённого резонатора. Катушка L1 содержит 128 витков с отводом от середины провода ПЭВ, ПЭТВ диаметром 0,18...0,23 мм. В качестве каркаса применён четырёхсекционный каркас диаметром 7 мм длиной 27 мм с подстроечным ферритовым сердечником диаметром 2,8мм.

Подойдёт контурный каркас от неисправного AM или трёхпрограммного приёмника. Экранировать катушку не надо. Дроссели L2, L3 малогабаритные промышленного изготовления, намотанные на Н-образных ферритовых сердечниках индуктивностью 100...680 мкГн с сопротивлением обмоток не более 2 Ом.

Светодиод L-934МВТ синего цвета свечения можно заменить любым из серий КИПД21, КИПД36, КИПД40, КИПД66, RL32-RD, RL32-DR, RL36.

Для настройки устройства удобно использовать частотомер и осциллограф. Сначала проверяют работу задающего генератора VT1. Если резонатор ZQ1 возбуждается не на основной гармонике, то нужно установить С4 большей ёмкости. Для настройки контура L1C9 удобно временно вместо С9 подключить 2...4-х секционный переменный конденсатор.

На катушку L1 надевают петлю из 3..4 витков монтажного провода, концы которого подключены к осциллографу. Меняя ёмкость переменного конденсатора и вращая сердечник L1 по максимуму амплитуды настраивают L1 на первую или вторую, третью гармоники ZQ1. Подключенный к отводу L1 через резистор сопротивлением 15 кОм частотомер должен показать рабочую частоту настроенного контура L1C7.

После настройки переменный конденсатор отсоединяют, измеряют его ёмкость, и на место С7 устанавливают постоянный конденсатор близкой к измеренной ёмкости, затем повторно регулируют L1. Подав на НЧ вход низкочастотный сигнал, например, от MP3 плеера, подстроечные резисторы R9, R10 устанавливают в такое положение, при котором модуляция ВЧ несущей будет наиболее качественная, контролируют осциллографом и с помощью установленного рядом радиоприёмника.

Если рабочая частота или нужная гармоника резонатора ZQ1 совпадёт с частотой одной из принимающихся радиостанций или попадёт на интенсивную периодическую помеху, то понизить частоту ZQ1 на несколько десятков кГц можно с помощью конденсатора в несколько десятков...сотен пФ, подключенного к выводам базы и эмиттера VT1.

ra4fjv.org

Лекция Амплитудный модулятор - PDF Free Download

Лекция 9. ([1] стр , )

Лекция 9. ([] стр. -5,9-) Анализ нелинейных цепей. Нелинейными называются цепи, в которых один или несколько параметров зависят от входного сигнала. Нелинейные цепи описываются нелинейными дифференциальными

Подробнее

Лекция 10. ([1] стр )

Лекция 1. ([1] стр. 225-229) Спектральный анали выходного тока в режиме с отсечкой.. Входной сигнал гармонический. Если на входе беынерционного нелинейного четырехполюсника действует сигнал с большой амплитудой,

Подробнее

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 12

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1 Изучение процесса детектирования Детектирование - процесс восстановления модулирующего сигнала, являющийся процессом, обратным модуляции. Уравнение модулированных по амплитуде колебаний

Подробнее

НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского Радиофизический факультет Кафедра радиоэлектроники Отчет по лабораторной работе: НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ Выполнили: Проверил:

Подробнее

Частотные детекторы (ЧД)

Частотные детекторы (ЧД) Применяются для детектирования частотно-модулированных (ЧМ) колебаний или в качестве измерительного (чувствительного) элемента в системах АПЧ. Обычно при этом ЧМ колебания преобразуются

Подробнее

Задача моделирования функциональных

129 Моделирование в среде MicroCap 9 полярного модулятора и последующих блоков тракта Олег Соколов, к. т. н. В статье описываются разработанные модели полярного модулятора, модулятора Армстронга, нелинейного

Подробнее

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

дуальность частоты и времени;

Вопросы для подготовки к экзамену по курсу «РТЦ и С» 1 Вопросы для подготовки к экзамену по курсу «Радиотехнические цепи и сигналы» (I часть) для групп 14-301 302 (осень 2008/09) Преподаватель: Шевгунов

Подробнее

ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Гомельский государственный университет имени Франциска корины» ОНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ПРОВЕРОЧНЫЕ ТЕТЫ -3 4 Физика (по направлениям)

Подробнее

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)» Подлежит возврату

Подробнее

представить прерывной функцией времени u (t)

ТЕСТЫ по дисциплине «Основы радиоэлектроники» Для студентов специальности -3 4 Физика (по направлениям) -3 4-2 Физика (производственная деятельность) Какое из определений сигналов приведено не верно? Электрические

Подробнее

U(t)U(t ) = A e t t U = U in

Задачи и вопросы по курсу "Радиофизика" для подготовки к экзамену С. П. Вятчанин Определения. Дана - цепочка, на вход которой подается напряжение частоты ω. При какой максимальной частоте еще можно считать,

Подробнее

Амплитудные детекторы

1 Искажения при детектировании амплитудно-модулированных колебаний Кафедра РЭИС. Доцент Никитин Никита Петрович. 2009 2 Нелинейные искажения при детектировании амплитудномодулированных колебаний Пусть

Подробнее

Усилители постоянного тока (УПТ)

Электроника Усилители постоянного тока (УПТ) Назначение: усиление медленно меняющихся во времени сигналов, включая постоянную составляющую. В УПТ нельзя использовать в качестве элементов связи элементы,

Подробнее

Лабораторная работа 2. Модуляция сигналов

Федеральное агентство по образованию Томский политехнический университет УТВЕРЖДАЮ Декан ФТФ В.И. Бойко Лабораторная работа 2 Модуляция сигналов Методическое указание к выполнению лабораторной работы по

Подробнее

Усилители УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ

Усилители УСИЛИТЕЛИ С ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ Обратная связь находит широкое использование в разнообразных устройствах полупроводниковой электроники. В усилителях введение обратной связи призвано улучшить ряд

Подробнее

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ.

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ. Электронный усилитель - устройство, преобразующее маломощный электрический сигнал на входе в сигнал большей мощности на выходе с минимальными искажениями формы. По функциональному

Подробнее

ЛЕКЦИЯ 13 СПЕКТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

ЛЕКЦИЯ 13 СПЕКТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Если воздействовать на колебательный контур гармоническим сигналом, то на выходе будет тоже гармонический сигнал. Подавая на вход какой-либо сигнал, его можно разложить

Подробнее

1.1 Усилители мощности (выходные каскады)

Лекция 7 Тема: Специальные усилители 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Подробнее

Детектирование радиосигналов

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мордовский Государственный университет им. Н.

Подробнее

Описание лабораторной установки

1 Лабораторная работа 1 ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЧАСТОТНОЙ АВТОПОДСТРОЙКИ Целью работы является изучение и экспериментальное исследование системы частотной автоподстройки (ЧАП). Описание лабораторной установки

Подробнее

Вход Усилитель. Обратная связь

Лекция 5 Тема 5 Обратная связь в усилителях Обратной связью () называют передачу части энергии усиливаемого сигнала из выходной цепи усилителя во входную. На рисунке 4 показана структурная схема усилителя

Подробнее

Схемы преобразователей частоты

Лекция номер 10 Схемы преобразователей Никитин Н.П. Классификация схем По типу гетеродина: с отдельным и с совмещённым гетеродином По типу прибора, на котором выполняется смеситель: транзисторные и диодные

Подробнее

Описание лабораторной установки

Лабораторная работа 2 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ Целью работы является ознакомление с типовыми схемами полупроводниковых преобразователей частоты и методикой лабораторных

Подробнее

Тестовые вопросы по «Электронике». Ч.1

(в.1) Тестовые вопросы по «Электронике». Ч.1 1. Первый закон Кирхгофа устанавливает связь между: 1. Падениями напряжения на элементах в замкнутом контуре; 2. Токами в узле схемы; 3. Мощностями рассеиваемыми

Подробнее

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Лекция 8 Тема: Интегральные усилители 1 Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

АМПЛИТУДНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ

Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова Физический факультет В.И.Балакший, А.А.Белов АМПЛИТУДНОЕ ДЕТЕКТИРОВАНИЕ Методическая разработка к задаче "Практикума колебаний" кафедры физики

Подробнее

6. Оптимальные линейные цепи (фильтры)

ВН Исаков Статистическая теория радиотехнических систем (курс лекций) strts-onlinenarodru 6 Оптимальные линейные цепи (фильтры) 61 Понятие оптимального фильтра его характеристики Пусть на вход линейной

Подробнее

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «УЛЬЯНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Подробнее

7. УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

7. УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ 7.1. Шумы усилительного тракта Эквивалентные умовые схемы пассивных и активных элементов Принято считать [4], что усилители высокой (предельной) чувствительности это

Подробнее

ЛИСТ ОТВЕТОВ. out. arctg RC 50,0 23,0 6,7 0,291 73,6 400,00 11,78 20,00 3,4 64,6 23,0 8,4 0,365 66,9 240,37 7,50 15,49 2,35

ЛИСТ ОТВЕТОВ Упражнение 1.1.1. U U out in R 2 R 1 C 2 2 1 arctg RC Упражнение 1.1.2. f, Гц U in, В U out, В, о с2 ( ) с tg( ) 50,0 23,0 6,7 0,291 73,6 400,00 11,78 20,00 3,4 64,6 23,0 8,4 0,365 66,9 240,37

Подробнее

Рис Структурная схема усилителя с ОС

3. ОБРАТНЫЕ СВЯЗИ В ТРАКТАХ УСИЛЕНИЯ 3.. Структурная схема идеального управляемого источника с однопетлевой отрицательной обратной связью (ООС) и ее использование для анализа влияния ООС на параметры и

Подробнее

ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ

Подробнее

1.1 Усилители мощности (выходные каскады)

Лекция 9 Тема 9 Выходные каскады 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Подробнее

Модуляция и демодуляция

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РЭЛ 5 НОВОСИБИРСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Физический факультет Кафедра радиофизики Модуляция

Подробнее

ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ

Нижегородский государственный университет им. Н. И. Лобачевского Радиофизический факультет Кафедра радиоэлектроники Отчет по лабораторной работе: ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ Выполнили: Проверил:

Подробнее

РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет Б. Н. РОМАНОВ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ

Подробнее

Категория сложности A

Категория сложности A 1. На резисторе сопротивлением 100 Ом падение напряжения составило 2 В, чему равна мощность, выделяемая на резисторе? 2. Как зависит реактивное сопротивление конденсатора и катушки

Подробнее

docplayer.ru

3.1 Модуляторы ам-сигналов. Способы осуществления амплитудной модуляции

Подавая на безынерционный нелинейный элемент сумму исходных колебаний, в выходном сигнале можно наблюдать всевозможные комбинационные составляющие. Если теперь пропустить выгодной сигнал через линейный частотный фильтр, то можно выделить ряд полезных компонентов преобразованного сигнала. На этом принципе основана ра­бота большого числа радиотехнических устройств, в част­ности модуляторов.

3.1.1 Принцип работы амплитудного модулятора.

Амплитудным модулятором называют устройство, создающее на выходных зажимах АМ-сигнал вида при подаче на входы цепи гармонического несущего коле­банияи низкочастотного модулирующе­го сигнала.Чаще всего амплитудные модуляторы строят, используя эффект преобразования спектра суммы двух сигналов в безынерционном нелинейном эле­менте.

Простейшим амплитудным модулятором служит нелиней­ный усилитель, у которого резонансный контур в выходной цепи настроен на частоту несущего колебания. К входу модулятора приложено напряжение

.

Принцип работы данного модулятора поясняется осцилло­граммами напряжений и токов, показанными на рис. 3.1.

Для определенности считается, что проходная характе­ристика транзистора аппроксимирована отрезками двух пря­мых. За счет того, что рабочая точка перемещается в такт с низкочастотным модулирующим колебанием, происходит непрерывное изменение угла отсечки несущего сигнала. Амплитуда первой гармоники последовательности импульсов коллекторного тока оказывается не постоянной во времени. Колебательный контур фильтрует коллекторный ток, выделяя на выходе АМ-снгнал, т. е. несущее колебание с переменной амплитудой, пропорциональной полезному модулирующему сигналу.

Рис. 3.1. Токи и напряжения в амплитудном модуляторе

Процесс получения АМ-сигнала можно изучить аналитически, применив развитую выше теорию комбинационных частот. Пусть на входе нелинейного элемента с характеристикой простейшего вида (2.38) дейст­вует напряжение причём

В составе тока, проходящего через двухполюсник, можно выделить составляющие с частотами, близкими к , которые образуют амплитудно-модулированный ток

. (3.1)

Как известно, относительный уровень боковых колебаний по сравнению с несущим колебанием равен М/2.

Из формулы (3.1) следует, что в данном случае коэффи­циент амплитудной модуляции выходного сигнала

. (3.2)

3.1.2 Получение сигналов с балансной модуляцией.

Схему ампли­тудного модулятора можно видоизменить таким образом, что на выходе устройства будет получен сигнал с подавлением несущим колебанием, т. е. сигнал с балансной модуляцией .

Структурная схема балансного модулятора представлена на рис. 3.2.

Рис. 3.2 Структурная схема балансного модулятора

Здесь несущее гармоническое колебание с частотой синфазно подводится к нижним входам двух одинаковых амплитудных модуляторови.Модулирующий сигнал поступает на модуляторчерез инверторимеющий коэффициент передачи, равный —1. Поэтому на выходах модуляторов будут получены сигналы

,

где A— постоянный коэффициент.

Инвертор изменяет знак сигналана противополож­ный, так что выходной сигнал

(3. 6)

представляет собой произведение модулирующего и несущего колебаний, т. е. действительно является балансно-модулированным колебанием.

Вопросы для самопроверки

  1. Назовите способы осуществления амплитудной модуляции.

  2. Нарисуйте структурную схему балансного модулятора

studfile.net

Модулятор амплитуды мощных сигналов

Титов Александр Анатольевич
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники Россия, 634050, Томск, пр.. Ленина, 40
Тел. (382-2) 51-65-05
E-mail: titov_aa (at) rk.tusur.ru

(Радиодело. – 2005. – № 2. – С. 27)

Скачать статью в одном файле

Модуляторы амплитуды используются во многих радиотехнических системах, например, в передатчиках теле- и радиовещания. Недостатком известных схемных решений построения устройств формирования амплитудно-модулированных колебаний является их малая выходная мощность [1]. В статье приведено описание модулятора, позволяющего осуществлять амплитудную модуляцию сигналов мощностью до 30...40 Вт.

Технические характеристики модулятора:
  • максимальный уровень выходной мощности, не менее –                25 Вт;
  • полоса рабочих частот несущего колебания –                    140...200 МГц;
  • полоса рабочих частот модулирующего колебания –      50 Гц...6,5 МГц;
  • длительность фронта формируемого радиоимпульса, не более –    80 нс;
  • сопротивление генератора и нагрузки –                                          50 Ом;

Принципиальная схема модулятора приведена на рис. 1 и разработана на основе использования идеи построения модуляторов мощных сигналов описанной в [2].

Рис.1 Принципиальная схема модулятора

Здесь - несущее колебание;
- модулирующее колебание;
Ec - напряжение смещения;
U вых - выходное напряжение.

Принцип работы модулятора заключается в следующем. Элементы C1, L1, C3, L2 и C4, L4, C6, L5 образуют фильтры нижних частот с частотой среза равной 210 МГц. Транзистор VT1 играет роль самоуправляемого ограничителя сигналов. Физика работы схемы такого ограничителя подробно описана в [3]. При подаче на базу транзистора VT1 напряжения , закрывающего оба его перехода, транзистор будет осуществлять двухстороннее ограничение сигналов, мгновенное значение которых превышает величину, равную 2· . В данном случае использован n-p-n транзистор. Поэтому закрывающее напряжение имеет отрицательное знак. В случае = 0 В и при выборе =-12,5 В, как показано на рис. 1, амплитуда выходного немодулированного сигнала будет неизменна и равна 25 В. При выборе амплитуды модулирующего колебания = 12,5 В и =-12,5 В на выходе будем иметь сигнал со стопроцентной модуляцией. Варьируя амплитудой модулирующего сигнала можно изменять глубину модуляции высокочастотного модулируемого сигнала. Следует иметь ввиду, что для реализации указанного режима работы модулятора необходимо, чтобы при отключении эмиттера транзистора VT1 от тракта передачи сигнала, выход-ное напряжение было равно не менее чем 53...55 В.
Для примера на рис. 2 приведена экспериментально измеренная форма огибающей модулированного сигнала на выходе модулятора, принципиальная электрическая схема которого приведена на рис. 1.

Рис. 2. Экспериментально измеренная форма огибающей модулированного сигнала

В качестве модулирующего сигнала был выбран тестовый восьмиступенчатый телевизионный радиосигнал яркости, спектр которого занимает полосу частот от 50 Гц до 6,5 МГц. Амплитуда модулируемого сигнала выбрана равной 55 В, а его частота – частоте радиосигнала изображения 9 канала телевидения (199,25 МГц). Масштаб времени на оси абсцисс не обозначен. Длительность фронтов радиосигнала на выходе амплитудного модулятора не превышала 80 нс при допустимой длительности по ГОСТ 20532-83, равной 125 нс [4]. Как следует из графика, приведенного на рис. 2, амплитуда радиосигнала в синхроимпульсе составляла 50 В.

ЛИТЕРАТУРА
  1. Радиопередающие устройства / Л.А. Белов, М.В. Благовещенский, В.М. Богачев и др.; Под ред. М.В. Благовещенского, Г.М. Уткина. – М.: Радио и связь, 1982. – 408 с.
  2. Титов А.А., Ильюшенко В.Н. Амплитудный модулятор мощных сигналов // Патент на изобретение № 2240645 Российского агентства по патентам и товарным знакам. – Опубл. 20.11.2004 Бюл. № 32
  3. Титов А.А. Усилитель мощности на 425...435 МГц с защитой от перегрузок // Радиолюбитель КВ и УКВ. – 2003. – № 5. – С. 25–27.
  4. ГОСТ 20532-83. Радиопередатчики телевизионные 1-5 диапазонов. Основные параметры, технические требования и методы измерений. – М.: Издательство стандартов, 1984. – 34 с.

www.qrz.ru

Амплитудный модулятор

 

Амплитудным модулятором называется устройство, огибающая высокочастотного сигнала на выходе которого пропорциональна низкочастотному модулирующему колебанию. Рассмотрим случай простейшего гармонического модулирующего колебания:

,

На входе модулятора действует сигнал:

, w 0>>W

(1)

На выходе амплитудного модулятора в этом случае должен быть получен сигнал вида:

(2)

где глубина амплитудной модуляции М должна быть пропорциональна амплитуде .

В результате воздействия входного сигнала на нелинейный элемент с кусочно-линейной аппроксимацией в токе последнего появляются гармоники и комбинационные составляющие входных сигналов, а именно составляющие с частотами: (смотри рис. 2). Cоставляющие с частотами и образуют требуемое амплитудно-модулированное колебание. Оно должно быть выделено полосовым фильтром со средней частотой, равной несущей, и полосой пропускания, достаточной для выделения составляющих с частотами .

Рис.2

Как известно, при кусочно-линейной аппроксимации ВАХ нелинейного элемента первая гармоника тока определяется как:

(3)

Для того, чтобы изменение первой гармоники тока отвечало требованию амплитудного модулятора, необходимо обеспечить пропорциональность огибающей импульсов тока низкочастотному сигналу, и независимость от него коэффициента . Следует правильно выбрать режим работы НЭ (смещение и амплитуды входных сигналов). На рисунке 3 показан такой режим работы.

Рис.3

Рабочая точка и амплитуда низкочастотного сигнала выбираются так, чтобы высокочастотные импульсы тока имели бы угол отсечки близкий к , т.е. , . В этом случае , а огибающая импульсов тока пропорциональна низкочастотному сигналу:

.

Таким образом, первая гармоника тока:

,

а на выходе фильтра получится напряжение:

где и- сопротивление и фаза фильтра на несущей частоте, - амплитуда несущей на выходе модулятора, .

Ясно, что в этом случае глубина модуляции невелика – это недостаток такого вида модулятора.

Принципиальная схема простейшего амплитудного модулятора на транзисторе с ОЭ приведена на рисунке 4.

Рис.4

Для правильного выбора режима работы нелинейного элемента следует снять так называемую статическую модуляционную характеристику (СМХ). Для схемы рис.4 такой характеристикой является при постоянной величине амплитуды несущей на входе. Типичный вид такой характеристики показан на рисунке 5.

Рис.5

Середина линейного участка СМХ определяет рабочую точку транзистора (). Величина определяет изменение низкочастотного сигнала и максимально возможный (с минимальными искажениями) коэффициент глубины модуляции:

Если на входе модулятора действует более сложный низкочастотный сигнал, например такой:

то при удовлетворении условия и , огибающая импульсов тока будет равна:

,

следовательно,

.

При настройке фильтра на частоту несущей и полосе пропускания (при добротности контура ) на выходе модулятора получится высокочастотный сигнал, огибающая которого пропорциональна .

Заход мгновенного входного напряжения в области нелинейного участка СМХ приведет к появлению в первой гармонике тока составляющих с частотами ( k=2,3,4,…), которые фильтр не сможет подавить, т.к. они попадут в его полосу пропускания. Следовательно, в этом случае нарушится основное требование, предъявляемое к амплитудному модулятору, а именно: огибающая амплитудно-модулированного сигнала должна быть пропорциональна низкочастотному сигналу.

jstonline.narod.ru

IV. Расчёт амплитудного модулятора — КиберПедия

 

Передатчики с амплитудной модуляцией применяют для телефонной связи, радиовещания, передачи телевизионных изображений. Их мощность зависит от назначения линии связи и ее протяженности и колеблется от долей ватт до десятков мегаватт. Передатчики с АМ работают во всех диапазонах радиочастот. Структурная схема АМ-передатчика, как правило, многокаскадная, что определяется высокими требованиями к стабильности частоты передатчика.

При испытаниях, настройке передатчика и теоретических исследованиях модулирующий сигнал s(t) считают гармоническим с частотой Ω. По этому закону должна меняться амплитуда тока в антенне передатчика относительно значения, определяющего режим молчания Iа. мол, когда сигнал информации отсутствует:

, (4.1)

где - коэффициент модуляции. Ток пропорционален амплитуде модулирующего напряжения UW и коэффициенту модуляции m.

Амплитудную модуляцию можно осуществить в любом из усилительных каскадов передатчика, если по закону сигнала информации менять фактор модуляции: одно или несколько питающих напряжений, сопротивления резисторов в цепи антенны, токи питания. В УМ при АМ необходимо обеспечить не только высокие КПД и коэффициента усиления Кр, но также обеспечить качество модуляции и малые искажения, которые появляются при преобразованиях сигнала информации, при этом работу каскада с АМ удобно оценивать с помощью модуляционных характеристик, указанных выше.

Энергетические и качественные показатели передатчика зависят от того, какое из питающих напряжений меняется при модуляции. Различают два основных вида амплитудной модуляции: напряжением смещения Ес и напряжением питания цепи коллектора Еп. Кроме того, применяют комбинированную модуляцию, при которой меняются одновременно несколько питающих напряжений.

Модуляция смещением.

По сигналу информации изменяют напряжение смещения на входе АЭ: Ес= Ес. мол +UWcosWt, при этом схему модулированного усилителя мощности составляют по общим правилам, добавляя только источник модулирующего напряжения с амплитудой UW, который включают последовательно с источником Ес. мол, задающим режим молчания.

При модуляции смещением используется недонапряженный режим. Напряжение Ес влияет на составляющие коллекторного тока Iк1, Iк0, которые в недонапряженном режиме пропорциональны коэффициентам разложения g1(q), g0(q). Эти зависимости нелинейные, поэтому получить 100% - ную неискаженную модуляцию коллекторного тока при модуляции смещением не удается. Максимальный коэффициент модуляции при малых нелинейных искажениях m=0,6.



Расчет каскада начинают с максимальной точки, выбрав критический режим, а для уменьшения нелинейных искажений угол отсечки коллекторного тока qmax выбирают в пределах 110...120°. В результате расчета определяют токи, напряжения, мощности, КПД и сопротивление Rк. Мощность, потребляемая от модулятора РW= 0,5IWUW, где IW - амплитуда первой гармоники звуковой составляющей входного тока. Мощность модулятора РW невелика, составляет несколько процентов Р1 мол. В этом достоинство модуляции смещением, поэтому её обычно реализуют в одном из маломощных каскадов передатчика.

Коллекторная модуляция.

Модулирующее напряжение вводится последовательно с постоянным напряжением в цепи коллектора Еп. мол, определяющим режим молчания:

Еп = Еп. мол +UW cos Wt=Еп. мол(1+mcosWt), (4.2)

где m=UW/ Еп. мол.

При коллекторной модуляции используется перенапряженный режим. Статистические модуляционные характеристики при коллекторной модуляции АЭ представляют собой зависимости показателей режима от напряжения Еп при постоянных Ес, Uв, Rк. Токи Iк1, Iк0 при вариации Еп меняются в ПР и возрастают почти линейно с ростом Еп, а в НР они практически не меняются. Известно, что ПР характеризуется большими входными токами, мощностями возбуждения и рассеяния, что приводит к тяжелому режиму АЭ и низкому усилению Кр. Напряженность режима удается несколько ослабить, уменьшив входной ток за счет введения автоматического смещения на входе АЭ вместо внешнего источника смещения. или применив одновременную модуляцию выходного и предвыходного каскадов. Модуляция получается комбинированной. При этом статические характеристики токов в цепи коллектора становятся более линейными.

Номинальная мощность транзистора должна соответствовать мощности в максимальном режиме Р1 ном = Р1max. Остальные соображения по выбору АЭ - те же, что и при отсутствии модуляции.



Варианты схем модулируемого каскада различаются типами АЭ, цепями согласования и др. элементами схем. Главное, что в цепи питания анода или коллектора последовательно с источником Еп. мол подают с выхода модулирующего каскада напряжение UW.

 

Пример расчёта амплитудного модулятора

4.1.Выполнить расчёт амплитудного модулятора с модуляцией смещением для структурной схемы из примера 1.1.

Решение:

Энергетический расчёт включает в себя [13]:

1. Выбор типа транзистора по исходным данным.

2. Расчёт коллекторной цепи.

3. Расчёт базовой цепи.

В качестве каскада, в котором можно осуществлять модуляцию смещением для получения АМ-сигналов можно выбрать (см. рис. 1.1) усилитель мощности или предвыходной модуль. Выберем каскад УМ1, при этом все последующие каскады будут работать в режиме усиления модулированных колебаний.

Исходными данными будут:

- мощность, выделяемая в следующий каскад (УМ1) в максимальном (пиковом) режиме Р = 0,25 Вт;

- индекс модуляции m = 0,6

- верхняя частота сигнала fв = 50 МГц.

1. В качестве активного элемента выберем кремниевый маломощный высокочастотный транзистор КТ602А. Для транзистора КТ602А из справочника [12] выпишем необходимые для расчёта значения характеристик и параметров: Eк доп = 100 В, Iк max = 75 мА, Pк max = 2,8 Вт (с отводом тепла), h21Э = 20-80, IК.об=70 мкА, fгр = 150 МГц, напряжение насыщения коллектор-эмиттер (при IК = 50 мА) Енас КЭ = 3 В, напряжение насыщения база-эмиттер (при IК = 50 мА) Енас БЭ = 3 В, максимальная рассеиваемая мощность с теплоотводом Pрас макс = 0,55 Вт, ёмкость коллекторного перехода Ск = 4 пФ, постоянная времени цепи обратной связи = 300 пс.

Расчёт коллекторной цепи.

2. Угол отсечки выберем равным qк.max = 1200. По таблицам А.И. Берга находим α=0,405; α=0,54; cosqк.max = 0,5.

3. Определим напряжение на коллекторе Ек = 0,5·Eк доп = 50 В.

4. Определим коэффициент использования коллекторного напряжения в критическом режиме

,

где определим из справочных данных, как .

Тогда

.

5. Определим амплитуду напряжения на коллекторе

,

В.

6. Определим амплитуду первой гармоники коллекторного тока

,

мА.

7. Определим максимальный коллекторный ток (высоту импульса тока коллектора)

,

мА.

8. Определим постоянную составляющую коллекторного тока

,

< Iк max = 75 мА.

9. Определим эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки, обеспечивающее рассчитываемый режим

,

Ом.

10. Определим мощность, потребляемую от источника питания коллекторной цепью транзистора

,

Вт.

11. Определим полезную колебательную мощность на коллекторной нагрузке

,

Вт ≈ 0,25 Вт.

12. Определим мощность рассеивания, выделяемую на коллекторе транзистора

,

Вт < Pрас макс.

13. Определим КПД генератора по коллекторной цепи

,

.

Расчёт базовой цепи

14. Определим угол дрейфа используемого транзистора на рабочей частоте

а) Рассчитаем время дрейфа используемого транзистора

,

сек.

б) угол дрейфа на рабочей частоте

,

.

15. Определим нижний угол отсечки положительных импульсов эмиттерного тока

,

.

По таблицам А.И. Берга коэффициенты разложения , и величина .

16. Определим модуль коэффициента усиления транзистора по току на рабочей частоте

,

.

17. Определим первую гармонику тока эмиттера

,

мА.

18. Определим высоту (максимальное значение) положительного импульса эмиттерного тока

,

мА.

19. Определим постоянную составляющую импульса тока эмиттера

,

мА.

20. Определим амплитуду переменного напряжения на переходе эмиттер-база транзистора, обеспечивающую вышерассчитанный ток .

,

где - коэффициент включения коллекторного тока в состав эмиттерного, выбирается из диапазона 0,95-0,99;

D – коэффициент, учитывающий рост ВАХ в активной области, для данного случая выберем его значение равное нулю;

Sк – статическая крутизна коллекторного тока, которую определим как .

В.

21. Определим модуль коэффициента передачи напряжения возбуждения с зажимов входных электродов на переход эмиттер-база транзистора

,

.

22. Определим амплитуду напряжения возбуждения, требуемую от внешнего источника (нагрузки предыдущего каскада, в нашем случае - автогенератора, см. рис. 1.1) на рабочей частоте

,

В.

23. По графику (рис. П2, см. справочные данные) найдём величину коэффициента KR: для Кпер=0,149 KR = 0,1.

24. Определим приближённое значение входного сопротивления каскада по высокой частоте

,

где .

Ом,

Ом.

25. Определим мощность возбуждения цепи базы (мощность, поступающей на входные зажимы) транзистора на высшей рабочей частоте

,

мВт.

26. Определим первую гармонику тока базы

,

мА.

27. Определим реальную величину постоянного тока базы

,

мА.

28. Определим напряжение смещения, обеспечивающее заданный угол отсечки положительных импульсов тока эмиттера

,

где Ом,

Е’ – напряжение отсечки (для кремниевого транзистора 0,65 В).

В.

29. Определим угол отсечки положительных импульсов тока базы

,

где Еб0 = (1,25 ... 2)·Е’ = 1,25 · 0,65 = 0,81 В.

.

По таблицам А.И. Берга α = 0,194, α = 0,355, cos(θб макс) = 0,602.

30. Определим максимальное значение (высоту) положительного импульса тока базы

,

мА.

31. Определим постоянную составляющую положительного импульса тока базы

,

мА.

32. Определим мощность, теряемую в цепях базового смещения

,

мВт.

33. Определим мощность рассеивания, выделяемую в цепи базы

,

мВт.

34. Определим коэффициент усиления генераторного каскада по мощности

,

35. Определим суммарную мощность рассеивания, выделяемую в корпусе транзистора

,

мВт < Pрас макс = 0,55 Вт.

Аналогичным образом выполняется расчёт коллекторной и базовой цепей модулятора для режима молчания, в котором . В нашем случае мВт.


cyberpedia.su

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о