Амплитудный детектор

Цель работы

 Экспериментальное исследование  основных характеристик и параметров  амплитудных детекторов, выполненных  на основе:

- диодного детектора (тип  1);

- транзисторного детектора  (тип 2);

- синхронного детектора  на основе аналогового перемножителя (тип 3).

Описание лабораторной установки

 

Лабораторная установка предназначена  для автоматизированных экспериментальных  исследований и может использоваться в автономном режиме.

 

 

Рис. 1. Вид лицевой панели

Вид лицевой панели лабораторной установки приведен на рис 1. На левом верхнем поле изображена функциональная схема установки. На нижнем поле расположена панель ручного управления с переключателями режимов работы, на правом поле — цифробуквенный дисплей кнопками управления.

Состав установки

 

Лабораторная установка  включает в себя генератор входного сигнала и блок детекторов

(см. рис. 1).

Генератор входного сигнала  формирует амплитудно-модулированный сигнал с регулируемыми амплитудой, частотой и состоит:

  • из  генератора  высокой частоты (ГВЧ) с частотой  генерации

f_c = 465 кГц и регулируемой в диапазонах 0-0,1 В и 0,1-1,0 В амплитудой колебания Uг;

  • генератора низкой  частоты (ГНЧ) с регулируемой  в пределах 30 Гц - 15 кГц частотой  генерации и постоянной амплитудой  колебания U_M;

  • модулятора, формирующего  амплитудно-модулированный сигнал  с постоянным коэффициентом глубины  модуляции m_a = 30 %.

Блок детекторов содержит:

  • диодный детектор, к выходу которого подключены  коммутируемые независимо элементы  нагрузки - резисторы и конденсаторы: R1, R2, C1 иС2;

  • транзисторный детектор  с коммутируемыми элементами  нагрузки Rl, R2, СЗ и С2 на выходе;

  • синхронный детектор, выполненный на основе аналогового перемножителя.

Значения параметров для  диодного детектора: R1 = 20 кОм, R2 = 10 кОм, С1 = 4700 пФ,

С2=1000 пФ.

К выходам детекторов через  разделительный конденсатор Ср = 0,47 мкФ подключен нагрузочный резистор R = 20 кОм.

На задней стенке установки  имеется разъем для подключения  ЭВМ и контрольные выходы:

 «Вых 1» - напряжение Uc(t), «Вых 2» - напряжение , «Вых 3» - напряжение U₌.

 

Панель ручного управления

 

Панель ручного управления состоит из трех полей:

Поле «ГВЧ» - генератора высокочастотного сигнала U_г:

«УРОВЕНЬ» - кнопка переключения уровня сигнала;

«АМПЛИТУДА» - потенциометр регулировки амплитуды сигнала.

Поле «ГНЧ» - генератора низкой частоты:

«ВКЛ» - кнопка включения  генератора;

«ЧАСТОТА» - потенциометр плавной  регулировки частоты ГНЧ;

«<», «>» - кнопки переключения диапазонов («меньше», «больше»).

Поле «ДЕТЕКТОРЫ» - детекторов сигнала:

«ТИП» - кнопка переключения типа исследуемого детектора;

«НАГРУЗКА» - кнопки подключения  нагрузок резисторов и конденсаторов: Rl, R2, Cl, C2.

Поле цифробуквенного  дисплея

 

На цифробуквенном дисплее  отображаются измеряемые величины и  номер пункта работы. Под дисплеем расположены следующие кнопки:

«<<» - кнопка перелистывания страниц с пунктами работы к началу;

«>>» - кнопка перелистывания страниц с пунктами работы к концу;

«Т» - кнопка сброса контроллера  управления.

Программа и Порядок  выполнения работы

 

Ознакомившись с описанием  лабораторной установки и составив план проведения эксперимента, включить установку нажатием кнопки «Вкл».

Автономный режим

 

В автономном режиме все  переключения производятся с помощью  кнопок на передней панели установки, включенное состояние кнопки индицируется светодиодом. Измерения выпаяются  встроенными приборами под управлением  микроконтроллера,результаты измерений выводятся на цифробуквенный дисплей, расположен ниже лицевой панели Выбор измеряемых величин и подключение их к индикатору производятся кнопками выбора пункта лабораторной работы («<<», «>>»), расположенными вместе с кнопкой «сброс» («Т») под цифробуквенным дисплеем.

 

Задание 1. Провести измерения:

в режиме «слабых» сигналов значение U_c изменять в интервал 0 – 250 мВ;

в режиме «сильных» сигналов значение U_c изменять в интервал 250 мВ – 2,0 В;

2. Результаты измерений  занести в таблицы.

 

 

 

 

 

Задание 2. Измерение детекторной характеристики транзисторного детектора (тип 2).

Цель: получить зависимость  постоянной составляющей U₌ на нагрузке транзисторного детектора от эффективного значения U_c входного сигнала без модуляции.

Порядок выполнения

1. Провести измерения  для двух значений нагрузки: R1, C1 и R2, C1, изменяя значение U_c в интервале 0 – 30 мВ.

2. Результаты измерений  занести в таблицы.

 

 

Задание 3. Измерение  детекторной характеристики синхронного  детектора (тип 3).

Цель: получить зависимость  постоянной составляющей U₌ на нагрузке транзисторного детектора от эффективного значения U_c входного сигнала без модуляции.

Порядок выполнения:

1. Провести измерения,  изменяя значение U_c в интервале 0-100мВ. Измерения осуществлять при индикации уровня сигнала с выхода генератора высокой частоты не более чем 0,1 В.

2. Результаты измерений  занести в таблицы.

 

Задание 4.  Измерение  частотных характеристик детекторов

Цель: снять частотные  характеристики детекторов  .

Порядок выполнения:

1. Измерить эффективное значение низкой частоты на «закрытом» (без постоянной составляющей) выходе, изменяя частоту модуляции F в диапазоне 30 Гц-15 кГц при постоянном значении амплитуды сигнала = Const (коэффициент глубины модуляции должен быть постоянным и равным m_a - 30 %).

 

 

 

2. Для диодного детектора  (тип 1) поддерживать значение  амплитуды  1-1,5 В. Измерения проводить при сопротивлении нагрузки R1 для трех значений нагрузочного конденсатора: Cl, C2, С1+С2.

 

 

 

3. Для транзисторного  детектора (тип 2) поддерживать  значение амплитуды U_c 10-15 мВ. Измерения проводить при сопротивлении нагрузки R1 для трех значений нагрузочного конденсатора: Cl, C2, С1+С2.

 

 

 

4. Для синхронного детектора  (тип 3) поддерживать значение  амплитуды U_c 100 мВ. Измерения осуществлять при величине уровня высокочастотного колебания на выходе ГВЧ не более 0,1 В.

 

 

5. Результаты измерений  занести в таблицы.

 

Задание 5. Определение  коэффициента передачи детектора.

Цель: измерить зависимость  коэффициента передачи для трех типов  детекторов от величины эффективного значения напряжения входного сигнала  k = при фиксированных значениях коэффициента глубины модуляции m_a = 30 % и частоты модуляции F = 1 кГц.

 

Порядок выполнения

1. Для диодного детектора (тип 1 )измерения проводить при нагрузке Rl, Cl, изменяя величину Uс в пределах 250 мВ-2,0 В.

 

 

2. Для транзисторного детектора (тип 2)  измерения проводить при нагрузке R1, С1, изменяя величину U_с в пределах 0-30 мВ.

 

 

3. Для синхронного детектора (тип 3) выполнить измерения в диапазоне изменения U_c 0-100 мВ и измерения осуществлять при величине уровня высокочастотного колебания с выхода ГВЧ не более чем 0,1 В.