В процессе выполнения работы необходимо:
● практически ознакомиться с принципом действия системы АРУ;
● провести экспериментальное исследование ее характеристик в соответствии с программой исследования.
К выполнению работы допускаются студенты, оформившие результаты своей подготовки в виде соответствующей части отчета, содержащей функциональную и структурную схемы лабораторного макета системы АРУ, а также основные теоретические соотношения, определяющие характеристики системы АРУ.
2. Лабораторная установка
Лабораторная установка состоит из макета системы АРУ, генератора шума (ГШ), генератора стандартных сигналов (ГСС), осциллографа, вольтметра.
Функциональная схема лабораторного макета системы АРУ представлена на рис. 4. На вход усилителя (УР) с регулируемым коэффициентом усиления поступает сигнал частоты fc = 500 кГц с выхода ГСС. Усиленный сигнал детектируется двумя амплитудными детекторами, один из которых (ДАРУ) используется в системе АРУ, а другой (АД) – для наблюдения демодулированного низкочастотного сигнала. При подаче на вход усилителя немодулированного колебания на выходе каждого амплитудного детектора формируется постоянное напряжение Uд, пропорциональное уровню сигнала на выходе усилителя. При наличии амплитудной модуляции (АМ) входного сигнала выходной сигнал ДАРУ содержит не только постоянную составляющую Uд, но и спектральные составляющие модулирующих частот. Для исключения их влияния на качество работы системы АРУ в цепь обратной связи включен фильтр нижних частот (ФНЧ), отфильтровывающий спектральные составляющие модулирующего колебания, исключая тем самым подавление полезной амплитудной модуляции сигнала системой АРУ. Кроме того, ФНЧ в значительной мере отфильтровывает шумовую составляющую напряжения на выходе ДАРУ, повышая качество работы системы АРУ при наличии шума.
Рис. 4. Функциональная схема системы АРУ
Для обеспечения требуемого коэффициента усиления разомкнутой системы АРУ, а следовательно, качества ее работы, в цепь обратной связи включен усилитель постоянного тока (УПТ).
Регулирующее напряжение Up , снимаемое с выхода ФНЧ, подается на управляющий вход усилителя, изменяя его коэффициент усиления К. Амплитуда сигнала на выходе усилителя стабилизируется потому, что значение К при увеличении амплитуды А сигнала на входе уменьшается, а при уменьшении А – наоборот увеличивается.
При наличии шума система АРУ стабилизирует мощность результирующего колебания на выходе усилителя. По мере уменьшения отношения сигнал/шум Рс/Рш (по мощности) работа системы АРУ все в большей степени определяется шумом, а не полезным сигналом. При этом коэффициент К усиления УР зависит главным образом от мощности Рш шума (уменьшается с ростом Рш).
На переднюю панель макета выведены:
● гнезда “Uвх”, “Uвых”, “Uм”, “Up” для подключения ГСС, ГШ, осциллографа и вольтметра;
● переключатели постоянной времени ДАРУ и ФНЧ;
● переключатель коэффициента усиления УПТ;
● тумблер замыкания цепи обратной связи “УР1-Вкл”;
● кнопка включения питания.
3. Программа экспериментальных исследований
1. Включить питание лабораторного макета (тумблером “Сеть” на блоке питания и кнопкой «Питание» на макете), а также приборов (ГСС, осциллографа, вольтметра).
2. Снять амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) усилителя.
2.1. Выход “μV” ГСС подсоединить ко входу усилителя (гнездо “Uвх”), установить частоту сигнала fc = 500 кГц и амплитуду А = 1 мВ (переключатель рода работы ГСС должен находится в положении “2V Н.Г.”, соответствующем генерированию немодулированного колебания).
2.2. Вход осциллографа подключить к выходу усилителя (гнездо “Uм”).
2.3. Переключатели макета системы АРУ “УР1-Вкл.” и “УР2-Вкл.” установить в положение “Выкл.” (нижнее).
2.4. Изменяя частоту fc сигнала в пределах 500 ± 50 кГц (10 – 20 точек), измерить амплитуду Ау сигнала на выходе усилителя (измерения проводить осциллографом). Результаты измерения свести в таблицу.
3. Снять амплитудную характеристику усилителя без АРУ.
3.1. Изменяя частоту сигнала около значения fc = 500 кГц, добиться точной настройки усилителя (по максимуму сигнала на выходе).
3.2. Изменяя амплитуду А сигнала на входе от 1 мВ до 100 мВ (10 – 20 точек), измерить амплитуду Ау сигнала на выходе усилителя. Зарисовать осциллограммы выходного сигнала усилителя для значений амплитуды А = 1 мВ и А = 100 мВ.
4. Исследовать зависимость напряжения регулирования от амплитуды сигнала.
4.1. Вход “U-“ вольтметра подключить к выходу ФНЧ (клемму “+” – к гнезду “Uр” макета, а клемму “–“ – к гнезду “┴”).
4.2. Переключатели макета “Купт”, “Постоянные Т-ДАРУ и ФНЧ” установить в средние положения.
4.3. Изменяя амплитуду А сигнала на входе от 100 мкВ до 10 мВ (10 – 20 точек), измерить напряжение Up на выходе ФНЧ. Результаты измерений свести в таблицу.
5. Снять амплитудную характеристику усилителя с АРУ.
5.1. Переключатель “УР1-Вкл.” установить в положение “Вкл.” (обратная связь замкнута).
5.2. Выполнить пункт 3.2. при крайних положениях переключателя “Купт” (левое – минимальное, правое – максимальное усиление УПТ). Результаты свести в таблицы.
6. Исследовать подавление амплитудной модуляции сигнала в усилителе с АРУ.
6.1. Переключатель рода работы ГСС
установить в положение “400Hz”
(генерирование АМ - сигнала с частотой модуляции Fм = 400 Гц).
6.2. Установить амплитуду сигнала на входе усилителя А = 10 мВ, глубину модуляции М = 50% (потенциометром “Уст.М%” на передней панели ГСС при включенном тумблере “М%”).
6.3. Переключатель макета “Купт” установить в крайнее правое положение (максимальное усиление УПТ).
6.4. Переключатель макета “Постоянные Т-ДАРУ и ФНЧ” установить в крайние правые положения (максимальные значения постоянных времени).
6.5. Зарисовать осциллограммы АМ - сигнала на выходе усилителя УР и модулирующего колебания на выходе УНЧ (подключая вход осциллографа поочередно к выходу УР и УНЧ).
6.6. Повторить пункт 6.5, установив переключатели “Постоянные Т-ДАРУ и ФНЧ” в крайние левые положения (минимальные значения постоянных времени).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.