Методы определения угла отсечки
Угол отсечки в характеризует время протекания тока через выпрямительный диод. Поэтому при определении в последовательно с диодом включают резистор малого сопротивления (рис. 2.18).
В качестве примера на рис. 2.18 показана схема преобразователя АС/DC, построенная с отводом от середины вторичной обмотки транзистора.
Рис. 2.18. Схема экспериментального метода определения угла отсечки выпрямительного устройства, построенного по схеме со средней точкой
Последовательно с диодом VD1 включают низкоомный резистор R1 (его сопротивление составляет ~ 1. 5 Ом). Для регистрации мгновенного падения напряжения UR1 на резисторе R1 используется осциллограф. Следует отметить, что осциллографы относятся к регистрирующим электроизмерительным приборам (ГОСТ 2.729-68 (2002)).
Учитывая, что для резистора R1 закон Ома можно записать в виде
где iR1 — ток, протекающий через резистор R1 и диод VD 1.
Из выражения (2.15) видно, что мгновенные значения iR1 и uR1 пропорциональны (коэффициент пропорциональности 1/R1). Причем, если сопротивление резистора R1 равно единице, то iR1 и uR1 равны.
Для определения угла отсечки в необходима временная развертка осциллограммы тока, протекающего через диод VD 1.
Учитывая закон Ома (формула 2.15), можно утверждать, что временное изменение iR1 и uR1 совпадают. Поэтому можно использовать осциллограмму падения напряжения на активном резисторе R1 для определения угла отсечки в (рис. 2.19).
Рис. 2.19. Осциллограмма тот, протекающего через выпрямительный диод
В соответствии с обозначениями принятыми на рис. 2.19, можно составить пропорцию
Из пропорции (2.16) можно записать
Полученное выражение (2.17) позволяет определить угол отсечки экспериментальным методом.
Полезно отметить, что экспериментально измеренные величины I и L входят в формулу (2.3) в виде отношения. По этой причине I и L должны быть измерены в одних и тех же единицах. Дело в том, что при использовании отношения коэффициент пропорциональности в единицах измерения сокращается.
Лабораторное задание.
1. Собрать схему лабораторной работы, установить электрический режим умножителя и определить резонансную частоту колебательного контура. 2. Исследовать влияние напряжения смещения на угол отсечки тока. 3. Наблюдать явление умножения частоты в 2 раза, и исследовать зависимость амплитуды выходного напряжения от угла отсечки.
Методические указание.
1. Собрать схему лабораторной установки, установить электрический режим умножителя и определить резонансную частоту колебательного контура. 1.1. Включить лабораторную установку и измерительные приборы. 1.2. Соединить выход генератора НЧ (незаземленная клемма) со входом 1 умножителя частоты. 1.3. Включить колебательный контур LC в качестве нагрузки транзистора, для этого нажать правую кнопку переключателя нагрузок. 1.4. Установить напряжение смещения Есм, =2 В. 1.5. Установить на выходе генератора колебание с амплитудой U=0,5В по измерительному прибору генератора НЧ с частотой f = 16 кГц. 1.6. Подключить вход Y1 осциллографа к гнезду 1, а вход Y2 к гнезду 5 умножителя частоты. Синхронизация осциллографа осуществляется в режиме » внутр. 1″. 1.7. Получить в верхней части экрана осциллографа осциллограмму входного колебания, а в нижней- выходного. Осциллограммы должны содержать по 2-3 колебания (периода). 1.8. Вращая ручку установки частоты ГНЧ добиться наибольшей амплитуды выходного колебания. При точной настройке в резонанс сдвиг фаз между верхней и нижней осциллограммами равен нулю. 1.9. Записать значение резонансной частоты со шкалы установки генератора.
2. Исследовать влияние напряжения смещения на угол отсечки тока.
2.1. Оставить подключенными к умножителю частоты генератор и осциллограф, и включить резистор R в качестве нагрузки транзистора нажатием левой кнопки переключателя нагрузок транзистора. 2.2. Установить на выходе генератора колебание с амплитудой 0,5В и частотой, равной резонансной частоте колебательного контура. 2.3. Изменяя напряжение от 0 до 3 В наблюдать изменение формы колебаний на выходе схемы. При напряжении смещения Есм=1В выходное колебание близко по форме к гармоническому. При увеличении напряжения до 3В происходит ограничение (отсечка) колебания. Графики, поясняющие процесс ограничения, показаны на рис.4.2. 
Рис. 4.2. Процесс ограничения. Для определения угла отсечки в градусах по осциллограмме выходного колебания требуется измерить в клетках шкалы экрана осциллографа интервалы Т и . Угол отсечки определяется соотношением 
(4.1) 2.4. Изменяя напряжение смещения выполнить 10-12 измерений угла отсечки. Диапазон изменений напряжения смещения определяется изменением угла отсечки от 180° до ° (Есм=1..3В, шаг выбирается равным 0,1. 0,2В). Данные измерений величин и Т занести в таблицу 4.1. Таблицу дополнить расчетом углов отсечки, выполненных по соотношению (4.1). Таблица 4.1.
| Есм,В | 1 | -1,2 | -1,4 | -1,6 | -1,8 | ……. | -2,4 | -2,6 | -2,8 | -3 |
| Т | ||||||||||
| | ||||||||||
| |
Построить график зависимости угла отсечки от напряжения смещения. 3. Наблюдать явление умножения частоты в 2 раза и исследовать зависимость амплитуды выходного напряжения от угла отсечки. 3.1. Оставить подключенными к умножителю частоты генератор и осциллограф. Установить на выходе генератора колебание с амплитудой 0,5В и частотой, в 2 раза меньше резонансной частоты колебательного контура LC. 3.2. Включить колебательный контур LC в качестве нагрузки транзистора и плавно уменьшая напряжение смещения от 5В, добиться максимального значения амплитуды исследуемой гармоники. Построить частоту генератора НЧ для более точной настройки в резонанс. 3.3. Зарисовать одну под другой осциллограммы колебаний на входе и выходе умножителя частоты. Записать напряжение смещения и величину амплитуды входного напряжения. 3.4. Подготовить таблицу для записи результатов измерений и расчетов (табл.4.2). Таблица 4.2.
| Коэффициент умножения n=fвых/fвх=2 | |||||||||
| Есм,В | 3 | 2,8 | 2.6 | …………….. | 1,6 | 1,4 | 1,2 | 1 | |
| Un(B) | |||||||||
| Umax(B) | |||||||||
| | |||||||||
| n | |||||||||
3.5. Определить границы изменения напряжения смещения, между которыми происходит явление умножения частоты. 3.5.1. Перемещая ручку регулятора смещения вправо, определить и записать напряжение смещения- Емакс, при котором амплитуда исследуемой гармоники становится равной нулю. 3.5.2. Плавно перемещая ручку регулятора смещения влево наблюдать изменение амплитуды исследуемой гармоники и определить напряжение смещения- Емин, при котором вновь амплитуда становится равной нулю. Примечание: для второй гармоники величина Емин определяется по исчезновению колебания с наименьшей амплитудой. Обратите внимание на то, что при умножение частоты в 2 раза в осциллограмме наблюдается колебания с разной амплитудой. 3.6. Изменяя напряжение смещения от — Емакс до Емин с шагом 0,1 . 0,2В определить и записать в таблицу амплитуду исследуемой гармоники Un и амплитуду импульсного напряжения. Величина Un измеряется в клетках экрана осциллографа по вертикали при использовании в качестве нагрузки транзистора колебательного контура LC, а величина Umax — при использовании резистора R. При каждом значении напряжения смещения необходимо измерять поочередно обе величины. Величины град и n определяются при составлении отчета. Метод расчета коэффициента угла отсечки. Коэффициент угла отсечки равен: n= In/Imax , (4.2) где Imax — максимальное значение тока, протекающего через нелинейный элемент (транзистор); In — амплитуда “n” ой гармонической составляющей тока. Вместо измерений значений Imax и In в лабораторной работе измеряются пропорциональные им значения напряжений Umax и Un. При измерении Umax нагрузкой транзистора служит резистор R, падение напряжения на котором Umax = Imax R . (4.3) При измерении амплитуды In “n” ой гармоники коллекторного тока используется колебательный контур. Гармоническая составляющая тока, частота которой совпадает с резонансной частотой контура, создает на нем падение напряжения Un = In Rое , (4.4) где Roe — активное сопротивление колебательного контура при резонансе. С учётом выражений (2.3) и (2.4) коэффициент угла отсечки можно определить следующим образом: 
. (4.5) Численное значение коэффициента пропорциональности К может быть определено при обработке экспериментальных данных. Коэффициент К в соотношении 2.5 может быть определен по экспериментальным данным пп. 3.2-3.6. В результате их выполнения становятся известны значения Umax и Un в режиме работы без отсечки (=180°). Составляя их отношение и учитывая, что при (=180°), из соотношения (4.5) получим К = Umax / Un при =180° (4.6) Значение угла отсечки определяется по графику, построенному по результатам таблицы 4.1. 1. Принципиальную схему исследуемого умножителя частоты. 2. Таблицу 2.1 измерений и график зависимости n ( ). 3. Выводы о степени совпадения экспериментальных результатов определения зависимости n( ) с теоретическими.
Лабораторное задание
1. Ознакомиться с расположением органов управления стендом и поставить потенциометры, регулирующие уровни напряжений смещения и возбуждения в крайнее левое положение.
Включить для прогрева лабораторный стенд и осциллограф. На экране жидкокристаллического дисплея (ЖКД) в правой верхней части лицевой панели должна появиться надпись, указывающая на работоспособность встроенного мультиметра, а на светодиодном индикаторе установки частоты генератора сигнала возбуждения высветится текущее значение частоты.
Перед началом работы, нажимая кнопки клавиатуры мультиметра, следует изучить последовательность вывода информации на экран ЖКД.
2. Исследовать влияние угла отсечки коллекторного тока транзистора при постоянной амплитуде импульса коллекторного тока на основные энергетические характеристики усилителя. Для этого установить переключатели S1 и S2 в положение 1 (рис.1.9), подстроив одноконтурный усилитель мощности (рис.1.10).
Рис.1.10. Принципиальная схема одноконтурного УМ
Установить напряжение смещения E б= 0, 65 В, (что соответствует углу отсечки θ = 90º), а частоту сигнала f, равной резонансной частоте выходного контура.
Увеличением напряжения возбуждения установить граничный режим работы усилителя. При этом ток контура Iконт достигнет своего максимального значения, а формы импульсов коллекторного и эммитерного токов станут симметричными с уплощенной вершиной и углом отсечки 90º. В этом режиме с помощью осциллографа нужно определить и записать величину амплитуды импульса коллекторного тока.
Изменяя напряжение смещения E б от 0, 35 В до 0, 85 В при постоянной амплитуде импульса коллекторного тока (обеспечивается соответствующим изменением напряжения возбуждения U б), снять зависимости Uб, I к0, I конт и угла отсечки θ от напряжения смещения E б. Угол отсечки удобнее всего определять по осциллограмме импульсов коллекторного тока, но можно и с помощью соотношения cos θ = (E б0— Е б)/( U б), где E б0= 0, 65 В – напряжение запирания кремниевого транзистора. Результаты измерений свести в таблицу. Количество точек измерений должно быть достаточным для построения графиков. Ниже показан возможный образец таблицы.
Зависимость параметров генератора от угла
отсечки при Iкm = const
| E б, В |
| θ, град |
| U б, В |
| I к0, мА |
| I конт, мА |
| P 0, Вт |
| P 1, Вт |
| Р к, Вт |
| η |
По результатам измерений рассчитать параметры усилителя:
мощность Р 0 = I к0 E к, потребляемую от источника коллекторного питания, где E к=12 В – напряжение источника коллекторного питания;
колебательную мощность Р 1. При высоком контурном КПД (η к 1), пренебрегая потерями в контуре, можно принять η η е η к η е и Р 1= Р н , так что Р 1= Р н = I конт 2 R к1, где R к1 = 20 Ом – сопротивление нагрузки контура; Р н – мощность в нагрузке;
мощность Р к =Р 0— Р 1, рассеиваемую на коллекторе транзистора;
КПД усилителя η = Р 1/ Р 0.
Результаты расчетов свести в таблицу.
По данным табл. 1.4 построить (лучше на одном рисунке) графики I к0, I конт, Р 0, Р 1, Р к, η (θ).
3. Снять нагрузочные характеристики усилителя мощности, т.е. зависимости U к, I к0, I конт, P 0, P 1, P к, η, от величины резонансного сопротивления выходного контура относительно точек подключения транзистора Rэк. Схема выходного контура приведена на рис.1.11, где обозначено:
, и — индуктивность и емкости контура;
R к1 — сопротивление нагрузки, включенное в индуктивную ветвь контура;
r — сопротивление потерь контура;
U и U к — амплитуды напряжения на контуре и в точках подключения транзистора.
Рис.1.11. Схема выходного контура
Резонансное сопротивление контура на рис.1.11 относительно точек подключения транзистора равно
При высокой добротности ненагруженного контура (Q0 > > Q) справедливо неравенство r < < Rн и можно использовать равенства:
где — коэффициент включения контура;
— характеристическое сопротивление контура;
— резонансная частота контура.
Для снятия указанных зависимостей установить значение напряжения смещения Е б = 0, 65 В, а переключатель S2 поставить в положение 1.
При настройке контура в резонанс изменением амплитуды напряжения возбуждения установить граничный режим работы УМ. С помощью осциллографа контролировать форму импульса коллекторного тока. В граничном режиме вершина импульса получается уплощенная или с небольшим провалом.
Изменяя с помощью переключателя S1 коэффициент связи АЭ с контуром при постоянном напряжении смещения и возбуждения снять зависимости U к, I к0, I конт от положения переключателя S1. Полученные данные свести в табл. 1.5.
Нагрузочные характеристики ГВВ
| S 1 | |||
| С св1, нФ | 6, 7 | 3, 3 | 2, 5 |
| U к, В | |||
| I к0, мА | |||
| I конт, мА | |||
| R эк, Ом | |||
| P 0, Вт | |||
| P 1, Вт | |||
| P к, Вт | |||
| η |
Для каждого положения переключателя рассчитать величину сопротивления коллекторной цепи R эк и параметры P 0, P 1, P к, η. Результаты расчета занести в табл. 1.5. По данным табл. 1.5 построить графики U к, I к0, I конт, P 0, P 1, P к, η (R эк).
4. Снять настроечные характеристики усилителя, т.е. зависимости U к, I к0, I конт, P 0, P 1, P к и η от частоты входного сигнала.
Эксперимент провести для двух значений коэффициента связи с контуром, соответствующих граничному (S1-3) и слегка перенапряженному (S1-4) режимам работы УМ при постоянных значениях напряжений смещения (Eб =0, 65 В) и возбуждения.
Граничный и перенапряженный режимы нужно устанавливать при настройке контур в резонанс, контролируя по осциллографу форму импульсов коллекторного тока. При снятии характеристик частоту входного сигнала f нужно изменять в широких пределах.
Зарисовать формы импульсов коллекторного тока при настройке входного контура ГВВ в резонанс и при расстройке.
Экспериментальные U к, I к0, I конт(f) и расчетные P 0, P 1, P к, η (f) зависимости свести в табл. 1.6 и 1.7. Количество точек измерений должно быть достаточным для построения графиков.
По данным табл. 1.6 и 1.7 построить графики U к, I к0, I конт, P 0, P 1, P к, η (f). Отметить на графиках области недонапряженного и перенапряженного режимов работы усилителя.
Настроечные характеристики ГВВ в граничном режиме (S1-3)
| f, кГц |
| U к, В |
| I к0, мА |
| I конт, мА |
| P 0, Вт |
| P 1, Вт |
| P к, Вт |
| η, % |
Настроечные характеристики ГВВ в перенапряженном
режиме(S1-4)
| f, кГц |
| U к, В |
| I к0, мА |
| I конт, мА |
| P 0, Вт |
| P 1, Вт |
| P к, Вт |
| η, % |
5. Индивидуальное задание
Выполняя пп.3 и 4 работы для случаев недонапряженного, граничного и перенапряженного режимов работы транзистора, с помощью осциллографа наблюдать и зарисовать динамические характеристики коллекторного тока. Для этого на вход канала Y осциллографа нужно подать сигнал, пропорциональный току коллектора, а на вход X — пропорциональный напряжению на коллекторе.
Содержание отчета
2. Принципиальная схема исследуемого УМ.
3. Таблицы с данными экспериментов и расчетов.
4. Графики экспериментальных и расчетных зависимостей.
5. Осциллограммы импульсов токов.
6. Краткие выводы с анализом результатов работы.
Контрольные вопросы
1. Как по осциллограмме определить угол отсечки коллекторного тока?
2. Почему мощные генераторы с внешним возбуждением работают с отсечкой выходного тока?
3. Объяснить назначение элементов схемы и работу стенда (рис.1.10).
4. Как можно настроить УМ в граничный режим работы?
5. Усилитель работал в граничном режиме, затем напряжение возбуждения было увеличено. Как надо изменить напряжение питания E к, чтобы режим снова стал граничным?
6. Усилитель работал в граничном режиме, затем напряжение питания E к было уменьшено. Как надо изменить напряжение смещения, чтобы режим снова стал граничным?
7. Получить формулу для определения резонансного сопротивления контура относительно точек подключения транзистора Rэк (рис. 1.11) в случае: а) малой; б) большой добротности ненагруженного контура.
8. Объяснить ход нагрузочных характеристик УМ, полученных в ходе выполнения лабораторной работы.
9. Объяснить ход настроечных характеристик УМ, полученных в ходе выполнения лабораторного задания.
10. Объяснить ход зависимостей характеристик генератора от угла отсечки, полученных в ходе выполнения лабораторного задания, сравнить их с теоретическими.
11. Нарисовать формы импульсов тока коллектора в недонапряженном режиме при двух значениях: а) U б, б) E б, в) E к.
12. Нарисовать формы импульсов тока коллектора в перенапряженном режиме при двух значениях: а) U б, б) E б, в) E к.
Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности.
Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями.
Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм.
Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени.
Конституционно-правовые нормы, их особенности и виды Характеристика отрасли права немыслима без уяснения особенностей составляющих ее норм.
Толкование Конституции Российской Федерации: виды, способы, юридическое значение Толкование права – это специальный вид юридической деятельности по раскрытию смыслового содержания правовых норм, необходимый в процессе как законотворчества, так и реализации права.
Значення творчості Г.Сковороди для розвитку української культури Важливий внесок в історію всієї духовної культури українського народу та її барокової літературно-філософської традиції зробив, зокрема, Григорій Савич Сковорода (1722—1794 pp.
Подкожное введение сывороток по методу Безредки. С целью предупреждения развития анафилактического шока и других аллергических реакций при введении иммунных сывороток используют метод Безредки для определения реакции больного на введение сыворотки.
Принципы и методы управления в таможенных органах Под принципами управления понимаются идеи, правила, основные положения и нормы поведения, которыми руководствуются общие, частные и организационно-технологические принципы.
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ САМОВОСПИТАНИЕ И САМООБРАЗОВАНИЕ ПЕДАГОГА Воспитывать сегодня подрастающее поколение на современном уровне требований общества нельзя без постоянного обновления и обогащения своего профессионального педагогического потенциала.
Определить угол отсечки
А)60
Б)90
В)120
Голосование за лучший ответ
Каждый третий период сигнал появляется.
360:3=.
АлександрПросветленный (25023) 1 год назад
Вообще-то каждый второй.
Ручной дракон Оракул (62378) ZZZZZZZ, глупости не городи
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.