9 Генерирование колебаний
9.1 Что называют генератором с внешним возбуждением?
Варианты ответов:
а) устройство преобразующее энергию источника постоянного напряжения в энергию электрических колебаний без внешнего воздействия;
б)нелинейный усилитель электрических сигналов, нагруженный фильтром нижних частот;
в) нелинейный резонансный усилитель, в котором возникают гармонические колебания при внешнем воздействии;
г)нелинейный резистивный усилитель, охваченный цепями отрицательной и положительной обратной связи.
9.2 Составьте определение устройства умножитель частоты.
9.3 Составьте определение термина угол отсечки выходного тока нелинейного элемента.
9.4 Составьте определение термина оптимальный угол отсечки.
9.5 Дополните текст, приведенный ниже: “Процесс … частоты состоит в получении из … с частотой f другого … с частотой nf, где n=2,3,… .”
9.6 Дополните текст: «Чем больше угол … при умножении методом отсечки выходного тока, тем меньше … умножения».
9.7 Какой максимальный коэффициент умножения обеспечивает транзисторный умножитель частоты?
Варианты ответов: а) ≤8; б) ≤3; в) ≤6; г) ≤9.
9.8 В утроителе частоты используется транзистор, проходная характеристика которого апроксимируется выражением
Параметры
транзистора: крутизна
мА/В,
напряжение отсечки
.
Определите положение рабочей точки и
амплитуду напряжения
,
если максимальное значение импульса
тока на выходе транзистора равно 15мА.
9.9 Какая должна быть амплитуда напряжения на входных электродах транзистора, используемого в удвоителе частоты для получения оптимального угла отсечки, если параметры транзистора соответствует условию приведенному в задаче 9.8.
9.10 Чем определяется значение частоты на выходе транзисторного умножителя частоты, работающего в режиме отсечки?
Варианты ответов:
а)напряжением смещения; б) параметрами колебательной системы, являющейся нагрузкой нелинейного элемента; в)типом транзистора; г) амплитудой входного сигнала.
9.11 По какой из перечисленных формул можно определить амплитуды гармоник тока нелинейного элемента в умножителе частоты?
Варианты ответов:
а)
;
б)
(
)Im;
в)
(Uвх)Im;
г)
9.12 Какие преимущества обеспечивает работа транзисторного умножителя частоты с оптимальным углом отсечки?
Варианты ответов:
а) наименьшие искажения формы сигнала на выходе нелинейного элемента;
б) наибольшая крутизна характеристики нелинейного элемента;
в) наибольшая амплитуда определенной гармоники тока на выходе нелинейного элемента;
г) максимально возможная кратность умножения частоты.
9.13 Какой из перечисленных режимов работы нелинейного элемента необходимо обеспечить в умножителе частоты?
Варианты ответов: а) режим D; б) режим C; в) режим A; г) режим AB.
9.14 Применение какого из перечисленных устройств, позволяет увеличить частоту гармонического колебания в целое число раз?
Варианты ответов:
а) генератор с внешним возбуждением;
б) автогенератор с индуктивной обратной связью;
в) RC- автогенератор с фазосдвигающей цепью;
г) релаксационный генератор.
9.15 Нарисуйте в примерном масштабе временную диаграмму тока, протекающего через нелинейный элемент умножителя частоты, работающего в режиме с углом отсечки 45 градусов. На вход умножителя частоты подано гармоническое колебание.
9.16 Нарисуйте в примерном масштабе временную диаграмму тока, протекающего через нелинейный элемент умножителя частоты, работающего в режиме с углом отсечки 90 градусов. На вход умножителя частоты подано гармоническое колебание.
9.17 Нарисуйте в примерном масштабе временную диаграмму тока, протекающего через нелинейный элемент умножителя частоты, работающего в режиме с углом отсечки 60 градусов. На вход умножителя частоты подано гармоническое колебание.
9.18 Составьте принципиальную электрическую схему умножителя частоты на биполярном транзисторе n-p-n ( p-n-p) типа, включенного по схеме с общим эмиттером. Поясните принцип работы умножителя частоты.
9.19 Какому процессу соответствует текст: «Амплитуда колебаний будет возрастать до тех пор, пока энергия, поступающая в колебательную систему, не станет равной энергии потерь»?
Варианты ответов: а) усилению сигнала; б) умножению частоты;
в) возбуждению автогенератора; г) синхронному детектированию.
9.20 Дополните текст: «В первый момент времени рабочая точка находится на участке с … крутизной ВАХ нелинейного элемента, благодаря этому … возникают легко в условиях … режима …».
9.21 Какое устройство называют автогенератором?
Варианты ответов:
а) нелинейный резонансный усилитель, в котором возникают гармонические колебания при внешнем воздействии;
б) нелинейный резонансный усилитель, охваченный цепью отрицательной обратной связи;
в) устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию колебаний определенной частоты без внешних воздействий;
г) устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию колебаний переменной частоты.
9.22 На каком из вариантов (см. рисунок 32) представлена структурная схема автогенератора?
Пояснения: УЭ – усилительный элемент; ИП – источник питания
НС – нагрузка; ЦОС – цепь обратной связи
Варианты ответов:
Рисунок 32 − Структурные схемы
9.23 Какой автогенератор позволяет формировать электрические колебания с частотой 1000 Гц?
Варианты ответов:
а) RC- автогенератор;
б) LC- автогенератор с индуктивной обратной связью;
в) LC- автогенератор с емкостной обратной связью;
г) LC- автогенератор с колебательной системой на микрополосковых линиях.
9.24 Как преобразовать режим самовозбуждения автогенератора из мягкого в жесткий?
Варианты ответов:
а) разорвать цепь положительной обратной связи;
б) подать на вход электрические колебания от внешнего источника;
в) заменить колебательный контур на RC- цепи;
г) изменить напряжение смещения нелинейного элемента.
9.25 По какой из формул можно определить коэффициент усиления усилителя в автогенераторе без обратной связи?
Варианты
ответов: а)
Uвых
/Uвх;
б)
;
в)
;
г)
9.26 Какая из перечисленных ниже формул соответствует условию баланса амплитуд автогенератора?
Варианты
ответов: а)
1; б)
·S·
=1;
в) Кос·Кус=1;
в) К·
=1.
9.27 Какая из формул соответствует условию баланса фаз?
Варианты ответов:
а)
,k=1,2,3;
г)
.
б)
,k=
1,2,3; в)
,k=1,2,3…;
( уэ - усилительный элемент; ос - обратная связь; н - нагрузка.)
9.28 Что называют колебательной характеристикой автогенератора?
Варианты ответов:
а) графическая зависимость, поясняющая возникновение колебаний в колебательном контуре;
б) зависимость амплитуды входного напряжения усилительного элемента Um от первой гармоники выходного тока Im1 при разомкнутой цепи обратной связи;
в )зависимость крутизны S нелинейного элемента от амплитуды входного напряжения при разомкнутой цепи обратной связи;
г) зависимость амплитуды первой гармоники Im1 выходного тока НЭ от амплитуды входного напряжения Um при разомкнутой цепи обратной связи.
9.29 На каком участке вольтамперной характеристики нелинейного элемента необходимо выбрать рабочую точку, чтобы обеспечить мягкий режим возбуждения автогенератора?
Варианты ответов:
а) на участке с малой крутизной;
б) положение рабочей точки не влияет на режим возбуждения;
в) на участке, соответствующем максимальному усилению;
г) на участке с крутизной, соответствующей насыщению нелинейного элемента.
9.30 Нарисуйте колебательную характеристику, соответствующую жесткому (мягкому) режиму самовозбуждения генератора. Поясните ее.
9.31 Нарисуйте линию обратной связи, если при напряжении Umвх=0,26 мВ , ток Im1=5 mA.
9.32 Какая из колебательных характеристик соответствует мягкому режиму самовозбуждения автогенератора?
Варианты ответов:
а)
б)
в)
г)
Рисунок 33 − Колебательные характеристики
9
.33
Чему соответствует точкаC
на колебательной характеристике
автогенератора?
Варианты ответов:
а) режиму стационарных колебаний;
б) началу возникновения автоколебаний;
в) устойчивому состоянию покоя;
г) балансу амплитуд и фаз.
Рисунок 34−Колебательная
характеристика
9.34 Докажите, что точка А (см. рисунок 34) соответствует стационарному состоянию автогенератора. Доказательство провести с использованием временных диаграмм
9.35 Докажите, что при уменьшении амплитуды напряжения на входе усилительного элемента автогенератора до значения Umвх (см. рисунок 34) произойдет срыв колебаний автогенератора
9.36 Докажите, что при амплитуде напряжения возбуждения Uтвх (см. рисунок 34) выполняется баланс амплитуд и не выполняется баланс фаз.
9.37 Дополните текст: «Цепь автоматического смещения в автогенераторе обеспечивает в первоначальный момент условия… самовозбуждения с последующим переходом в более выгодный режим с… углами отсечки, который называется … режимом возбуждения».
9.38 Докажите, что в автогенераторе в режиме мягкого (жесткого) самовозбуждения при Кос·Куэ>1 невозможно стационарное состояние. Для доказательства используйте колебательную характеристику автогенератора и линию обратной связи.
9.39 Чем характеризуется мягкий режим самовозбуждения в автогенераторе?
Варианты ответов:
а) формирование электрических колебаний начинается сразу после включения источника питания;
б) рабочая точка на вольтамперной характеристике нелинейного элемента выбрана на участке с минимальной крутизной;
в) выполняются условия самовозбуждения в широком диапазоне частот;
г) малое значение постоянной составляющей выходного тока нелинейного элемента.
9.40 Какому процессу соответствует текст: «Это напряжение вызывает увеличение в выходной цепи генератора тока Im1 , который благодаря обратной связи, увеличит напряжение на входе устройства»?
Варианты ответов:
а) срыву генерации автоколебаний;
б) установление баланса фаз;
в) установлению стационарных автоколебаний;
г) переходу из режима мягкого самовозбуждения в жесткий режим.
9.41 Нарисуйте временную диаграмму колебаний на выходе LC автогенератора при условии Кус·Кос=1.
9.42 Нарисуйте временную диаграмму колебаний на выходе LC автогенератора при условии Кус·Кос<1.
9.43 Нарисуйте временную диаграмму колебаний на выходе LC автогенератора при условии Кус·Кос>1.
9.44 Составьте принципиальную электрическую схему LC автогенератора с трансформаторной обратной связью на биполярном транзисторе n-p-n типа, работающем в мягком режиме самовозбуждения. Поясните, как в этом автогенераторе выполняются условия самовозбуждения.
9.45 Составьте принципиальную электрическую схему LC автогенератора с трансформаторной обратной связью на биполярном транзисторе p-n-p типа, работающем в жестком режиме самовозбуждения. Поясните, как в этом автогенераторе выполняются условия самовозбуждения.
9.46 Нарисуйте обобщенную схему индуктивной трехточки при включении усилительного элемента по схеме с общим эмиттером. Почему такое название получил автогенератор?
9.47 Нарисуйте обобщенную схему емкостной трехточки при включении усилительного элемента по схеме с общим эмиттером. Почему такое название получил автогенератор?
9.48 Какая из обобщенных трехточечных схем автогенераторов соответствует индуктивной трехточке?
Варианты ответов:
а)
б)
в)
г)
Рисунок 35 − Обобщенные схемы трехточечных автогенераторов
9.49 От чего зависит частота генерируемых LC автогенератором колебаний?
Варианты ответов:
а) от добротности колебательного контура;
б) от параметров колебательного контура;
в) от глубины положительной обратной связи;
г) от формы колебательной характеристики.
9.50 Какому процессу соответствует текст: «Изменение давления и влажности воздуха вызывает изменение емкости конденсаторов с воздушным диэлектриком и емкости монтажа »?
Варианты ответов:
а) изменению частоты генерируемых колебаний автогенератора;
б) изменению амплитуды амплитудно-модулированного (АМ) сигнала при прохождении по элементам АМ детектора;
в) установлению стационарных колебаний автогенератора;
г) переходу автогенератора из жесткого в мягкий режим самовозбуждения.
9.51 К описанию какого устройства относится текст: «Напряжение обратной связи снимается с части витков катушки индуктивности колебательного контура…»?
Варианты ответов:
а) RC- автогенератора;
б) LC- автогенератора по схеме емкостной трехточки;
в) LC-автогенератора по схеме индуктивной трехточки;
г) умножителя частоты.
9.52 Что такое стабильность частоты генерируемых колебаний?
Варианты ответов:
а) способность генерирования колебаний постоянной частоты при воздействии дестабилизирующих факторов;
б) частота гармонических колебаний не зависит от времени;
в) постоянство амплитуды колебаний при изменении напряжения источника питания.
9.53 По какой формуле можно рассчитать абсолютную нестабильность частоты генератора?
Варианты
ответов: а)
;
б)
;
г)
;
д)
.
9.54 Какую добротность имеет кварцевый резонатор?
Варианты ответов: а)100; б)1000; в)5000; г)10000.
9.55 Что такое термостат?
Варианты ответов:
а) устройство, измеряющее температуру усилительного элемента;
б) нелинейный элемент, ток через который зависит от температуры окружающей среды;
в) устройство, в котором поддерживается постоянная температура;
г) устройство, стабилизирующее напряжение источника питания.
9.56 Какой характер полного сопротивления кварцевого резонатора в полосе частот между частотами, соответствующими резонансу напряжений и резонансу токов?
Варианты ответов: а) емкостной; б) индуктивный; в) резистивный;
г) идеальный проводник на определенной частоте.
9.57 Какую относительную нестабильность частоты автоколебаний обеспечивают автогенераторы с кварцевой стабилизацией?
Варианты
ответов: а)
;
б)
;
в)
;
г)
.
9.58 На каком из рисунков приведена эквивалентная схема кварцевого резонатора?
Варианты ответов:
а)
;
;
г)
Рисунок 36 − Эквивалентные схемы
9.59 Колебания каких частот можно формировать RC- автогенераторами?
Варианты ответов: а) до 200 МГц; б) до 200 кГц;
в) от 200 кГц; г) любой частоты
9.60 Колебания какой формы генерирует RC-автогенератор с фазосдвигающей цепью?
Варианты ответов: а) пилообразной; б) косинусоидальной;
в) прямоугольной; г) сложной формы.
9.61 Какая из структурных схем (см. рисунок 37) соответствует RC автогенератору с фазосдвигающей цепью?
Пояснения: УЭ – усилительный элемент, включенный по схеме с общим эмиттером. ИП – источник питания; ПОС – положительная обратная связь;
ООС – отрицательная обратная связь.
Варианты ответов:
Рисунок 37 − Структурные схемы
9.62 На какой частоте фазосдвигающая цепь (см. рисунок 38) обеспечивает сдвиг по фазе на 180 о , если R1=R2=R3 и C1=C2=C3?
Рисунок 38 – Фазосдвигающая цепь
Варианты
ответов: а)
;
б)
;
в)
;
г)
.
9.63 К описанию какого устройства относится текст: «Для уменьшения шунтирующего действия рекомендуется выбирать сопротивления резисторов фазосдвигающей цепи значительно больше сопротивления нагрузки усилительного элемента»?
Варианты ответов: а) умножителя частоты; б) автогенератора;
в) преобразователя частоты; г) модулятора.
9.64 Какой из автогенераторов может формировать релаксационные колебания?
Варианты ответов:
а) LC-автогенератор с трансформаторной обратной связью;
б) RC- автогенератор; в) трехточечные автогенераторы;
г) все выше приведенные ответы верны;
9.65 Схема какого устройства приведена на рисунке 39? Какие радиоэлементы определяют режим работы устройства по постоянному току?
Рисунок 39 − Принципиальная схема устройства
9.66 Схема какого устройства приведена на рисунке 40? Какие радиоэлементы определяют режим работы устройства по постоянному току?
Рисунок 40 − Принципиальная схема устройства
9.67 Схема какого устройства приведена на рисунке 41? Какие элементы определяют режим работы транзистора по постоянному току?
Рисунок 41 − Принципиальная схема устройства
9.68 Схема какого устройства приведена на рисунке 42? Поясните назначение узлов устройства.
Рисунок 42 − Принципиальная схема устройства
9.69 Схема какого устройства приведена на рисунке 43? Какие элементы определяют режим работы устройства по постоянному току?
Рисунок 43 − Принципиальная схема устройства
9.70 Схема какого устройства приведена на рисунке 44? Какое назначение R1C1, R3C2 и C5?.
Рисунок 44−−Принципиальная схема устройства
9.71 Нарисуйте векторную диаграмму, поясняющую процесс сдвига фаз между входным и выходным напряжением одного звена фазосдвигающей цепи, приведенной на рисунке.
Рисунок 45− Фазосдвигающая цепь
9.72 Составьте принципиальную электрическую схему LC автогенератора с автотрансформаторной обратной связью на биполярном транзисторе n-p-n типа, работающем в мягком режиме самовозбуждения. Поясните принцип работы автогенератора.
9.73 Составьте принципиальную электрическую схему LC автогенератора с автотрансформаторной обратной связью на биполярном транзисторе p-n-p типа, работающем в жестком режиме самовозбуждения. Поясните принцип работы автогенератора.
9.74 Составьте принципиальную электрическую схему LC автогенератора с емкостной обратной связью на биполярном транзисторе p-n-p типа, включенного по схеме с общей базой, работающем в жестком режиме самовозбуждения. Поясните за счет каких элементов обеспечивается перевод транзистора из мягкого в жесткий режим возбуждения.
9.75 Составьте принципиальную электрическую схему LC автогенератора с емкостной обратной связью на биполярном транзисторе n-p-n типа, включенном по схеме с общим эмиттером. Укажите какие радиоэлементы определяют частоту генерируемых колебаний автогенератора.
9.76 Составьте принципиальную электрическую схему LC автогенератора с емкостной обратной связью на биполярном транзисторе n-p-n типа, включенном по схеме с общим эмиттером, работающем в жестком режиме самовозбуждения. Поясните принцип работы автогенератора.
9.77 Составьте принципиальную электрическую схему LC автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты на биполярном транзисторе n-p-n типа, работающем в жестком режиме самовозбуждения. Поясните, как стабилизуется частота генерируемых колебаний.
9.78
Транзисторный автогенератор, выполненный
по схеме индуктивной трехточки, должен
генерировать колебания частотой 3 МГц.
Какими необходимо выбрать параметры
колебательного контура (индуктивность
и емкость
),
если
9.79
Рассчитайте частоту генерируемых
колебаний автогенератора по схеме
индуктивной трехточки, если
9.80 Может ли самовозбудится автогенератор по схеме с трансформаторной обратной связью на частоте 2 МГц, если добротность колебательного контура равна 40, дифференциальная крутизна транзистора в рабочей точке равна 8 ma/В, коэффициент взаимной индукции М=50 мкГн.
9.81 Определите частоты генерируемых колебаний RC автогенераторов с фазосдвигающими цепями R- параллель и С-параллель, если R1=R2=R3=8 кОм. С1=С2=С3=1200пФ.
9.82 Полоса пропускания радиоприемного устройства составляет 5 кГц. Определить относительную нестабильность частоты радиопередающего устройства, работающего на волне 25 м ,чтобы уход частоты не превышал 2% полосы пропускания.
9.83
Рассчитайте абсолютную нестабильность
частоты автогенератора, генерирующего
колебание частотой 5 МГц
при изменении температуры на
.
Температурный коэффициент частоты
автогенератора принять равным
9.84 На вход удвоителя частоты подано гармоническое колебание частотой 100кГц. Нарисуйте спектральную и временную диаграммы напряжения на нагрузке удвоителя частот. По оси абсцисс указать масштаб.