4. Методика выполнения работы
Рис. 6. Схемы исследуемых инвертирующих усилителей
1. Подготовить осциллограф к работе, установив «Усиление Y» в поз. О,5В/см, а ручку плавной регулировки усиления перевести в удобное для визуального наблюдения положение.
2. Установить регуляторы напряжения источников «-15 В» и «+15 В» в крайнее левое положение и, соответственно, на клеммах потенциометра R1 –напряжения «+5 В» и «–5 В» относительно корпуса, контролируя эти напряжения встроенным вольтметром.
3. Снять по пункту 1 в п. 3 амплитудную характеристику усилителей схем (рис. 6), при этом входное напряжение изменять потенциометром R1 от «+3 В» до «-3 В» и фиксировать в семи точках, одна из которых «0 В».
4. В
схеме (рис. 6, б) подать на вход усилителя
с генератора напряжение с частотой
1000–1500 Гц, плавно увеличивая его значение
от нулевого до уровня, при котором
начинаются искажения выходного сигнала
(насыщение). Визуально это наблюдать с
помощью осциллографа. Измерить при этом
амплитуду входного сигнала
встроенным вольтметром. Вычислить
коэффициент усиления и занести в таблицу
1. Зарисовать в отчет осциллограмму
выходного напряжения усилителя.
5. По пункту 2 в п. 3 в схеме (рис. 6, б) снять зависимость , подключая к выходу усилителя стандартные резисторы в соответствии с таблицей 2.
Контрольные вопросы
1. Поясните назначение и основные свойства операционного усилителя (ОУ).
2. Как выходное напряжение инвертирующего усилителя зависит от величины сопротивления нагрузки?
3. Какие требования предъявляются к усилителям постоянного тока?
4. Какие функции может выполнять ОУ и чем они определяются?
5. Из каких функциональных узлов состоит операционный усилитель?
6. Что такое дифференциальный усилитель и каково его основное назначение?
7. Чем определяется в основном высокое входное и низкое выходное сопротивления операционного усилителя?
8. Чем обусловлено название усилителя «операционный усилитель»?
9. Нарисуйте схему неинвертирующего операционного усилителя. По какой формуле определяется его коэффициент усиления?
10. Нарисуйте схему инвертирующего операционного усилителя. По какой формуле определяется его коэффициент усиления?
Лабораторная работа № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ БЛОКИРОВАНИЯ В УСИЛИТЕЛЯХ ВЧ КАНАЛОВ СВЯЗИ ПО ЛИНИЯМ ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы:
Ознакомиться с основами анализа нелинейных свойств электронного усилителя.
Изучить двухсигнальный метод измерения коэффициентов нелинейности.
Провести анализ нелинейных свойств усилителя на основе зависимости степени блокирования от величины помехи. Определить допустимый по блокированию режим работы усилителя.
1. Описание работы
1.1. Электронный усилитель и его основные нелинейные параметры
Независимо от назначения электронного усилителя (ЭУ) в каждом из них основным элементом является усилительный прибор (УП), например, биполярный (БПТ) или полевой (ПТ) транзисторы. Поскольку характеристика передачи, в частности коэффициент усиления, является нелинейной функцией от входного (управляющего) воздействия, то выходной сигнал усилителя не повторяет форму входного – он всегда либо искажен, т.е. несинусоидален при синусоидальном входном, либо к нему «примешиваются» различные комбинационные (интермодуляционные) помехи, возникающие в ЭУ в процессе нелинейного преобразования входного полезного сигнала. Следует заметить, что сам процесс усиления есть процесс нелинейного преобразования сигнала. Эти помехи с частотой fп накладываются на полезный сигнал с частотой fс и нарушают его информационную достоверность.
В зависимости от рабочего частотного диапазона усиливаемого сигнала существуют различия в оценке нелинейных параметров усилителя. Так, в усилителе низкой частоты (УНЧ) измеряются так называемые нелинейные гармоники, т.е. образуемые в усилителе помехи, «кратные» полезному сигналу fс с частотами 2fс, 3fс, 4fс и т.д.
В ЭУ различной аппаратуры уплотнения кабельных, релейных и т.д. линий электросвязи, а также в усилителях радиочастоты всех радиоприемных устройств, включая устройства высокочастотной (ВЧ) связи по высоковольтным линиям электропередачи, наиболее опасными являются нелинейные явления – интермодуляция и блокирование.
Опасность такого вида нелинейности как блокирование малого полезного сигнала помехой большого уровня состоит в том, что под действием мощной помехи, которая может находиться за полосой пропускания усилителя, происходит изменение коэффициента усиления, которое иногда превышает допустимые пределы. В [18] отмечается, что высокочастотные (ВЧ) каналы связи по высоковольтным линиям (ВЛ) находятся в очень сложных условиях помехозащищенности, так как в широком спектре используемых в каналах частот (0,3–1000 кГц) и амплитуд сигналов присутствуют сосредоточенные помехи от соседних ВЧ каналов ВЛ, радиостанций и каналов проводных воздушных линий связи, от экранирования линейных проводов и разрядов по поверхности изоляторов, а также от коммутационных операций в сети и атмосферных разрядов. От уровня и формы этих помех существенно зависит информативная достоверность передаваемых и обрабатываемых в каналах полезных сигналов телемеханики, противоаварийной автоматики и релейной защиты ВЧ каналов. Поэтому вопросы обеспечения надежной работы каналов ВЧ связи по ВЛ, связанные с разработкой и усовершенствованием систем передачи информации по линиям сверхвысокого напряжения, а также систем измерения и контроля параметров ВЧ тракта, являются важной задачей, решение которой способствует повышению надежности работы энергосистемы в целом. В связи с изложенным, ознакомление студентов, а в будущем, инженеров, специализирующихся в области энергоснабжения, с вопросами передачи и контроля информации, а также измерения нелинейных параметров усилителей аппаратуры ВЧ каналов уплотнения в линиях электропередачи, представляется весьма важным.