Амплитудный модулятор на транзисторе
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
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 4341; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!