Учебно-методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов III курса физического факультета

Порядок выполнения работы
1. Выполните моделирование автогенератора Колпитца (Рис.2.).



Рис. 2. Генератор Колпитца.

Расчеты по формулам (1) и (2) для схемы на рис.2. дают: С_k=1мкФ, f₀=159,15 Гц.

1. 
   Запустите программу Electronics Workbench (EWB) и откройте файл lab81.ewb.
   
2. 
   Результаты моделирования определите по форме колебаний на осциллографе. Определите период колебаний. Он должен быть равным примерно 6.144 мс - теоретическому значению.
   
3. 
   В генераторе путем изменения емкости конденсатора связи С установите граничные условия надежного самовозбуждения генератора без ухудшения формы генерируемых сигналов (определяется визуально).
   
4. 
   Для схемы генератора на рис.2 установите путем моделирования зависимость формы генерируемого сигнала от соотношения емкости конденсаторов С1 и С2. При варьировании
   

емкостей этих конденсаторов обеспечьте постоянство частоты колебаний, т.е. эквивалентной емкости контура С_k.


2. Выполните моделирование цепочечного генератора, выполненного на четырехзвенной RC-цепи и транзисторном каскаде ОЭ (рис.3.).

1. 
   В программе Electronics Workbench откройте файл lab82.ewb .
   
2. 
   На осциллографе посмотрите форму колебания и определите период колебания.
   

Рис. 3. Схема RC-генератра.


Рекомендуемый библиографический список

1. Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. М. "Солон-Р". 2000г.

Лабораторная работа № 9
Амплитудная модуляция и детектирование.


Цель работы: изучение физических процессов, происходящих в схемах амплитудной модуляции и детектирования модулированных сигналов.


Амплитудная модуляция.
Модуляцией колебаний называется медленное по сравнению с периодом колебаний изменение амплитуды, фазы или частоты колебаний пo определенному закону.
Такое изменение осуществляется для того, чтобы с помощью радиочастотного колебания передавать сообщения: речь, музыку, изображение, телеметрические показания датчиков, кодированные сигналы управления.
Радиочастотное колебание характеризуется амплитудой, частотой и фазой. Соответственно различают три основных вида модуляции: амплитудную, частотную и фазовую.
При амплитудной модуляции изменяется только амплитуда колебания, а фаза и частота остаются неизменными. Однако отметим, что в некоторых случаях при амплитудной модуляции возникает также и нежелательная паразитная частотная или фазовая модуляция. При амплитудной модуляции косинусоидальным сигналом модулированное колебание Z(t) имеет вид
Z(t)=E_m(1+Mcost)cos₀t (1)
где E_m — амплитуда несущего колебания; M — коэффициент модуляции:  — частота модулирующего колебания; ₀ — частота несущего колебания.

Рис. 1
Амплитудно-модулированное радиочастотное колебание показано на рис. 1, Максимальное и минимальное значения амплитуды:
E_{m max}=E_m(1+M); (2)
E_{m min}=E_m(1–M). (3)
Коэффициент амплитудной модуляции есть отношение разности между максимальной и минимальной амплитудами к их сумме:
M=( E_{m max}– E_{m min})/( E_{m max}+ E_{m min}) (4)
При модуляции гармоническим колебанием результирующее радиочастотное модулированное колебание можно представить в виде суммы колебаний:
Z(t)=E_m(1+Mcost)cos₀t=E_mcos₀t+0.5ME_mcos(₀–)t+0.5ME_mcos(₀+)t.
Таким образом, спектр радиочастотного колебания при амплитудной модуляции гармоническим колебанием состоит из трех составляющих: нижней боковой, несущей и верхней боковой.
Модуляция по амплитуде сводится к перемножению модулирующего сигнала Y(t)=E₀+Y_m cost и несущего X(t)=X_mcost. После перемножения и тригонометрических преобразований получим результирующее колебание в следующем виде:
Z(t)=E_m{cost+0,5M[cos(-)t+cos(+)t]},
где M=Y_m/E₀ - коэффициент модуляции; E_m=E₀^.X_m.
Схема амплитудного модулятора показана на рис.1. Она содержит двухвходовой суммирующий усилитель на ОУ к одному входу которого подключен источник постоянного напряжения Е₀, к другому - источник модулирующего напряжения Y'(t) ( Y_m=1,42 В).

Рис. 1 Схема формирователя АМ-сигнала.
Поскольку коэффициент усиления по каждому входу R3/R1=1, на выходе усилителя формируется сигнал Y(t)=E₀+Y'(t)=E₀+Y_mcost, который поступает на Y-вход перемножителя М с коэффициентом передачи 1. На X-вход перемножителя подается сигнал несущей Х(t) с амплитудой X_m=5,66 В.
При указанных на рис.1 значениях параметров расчетные значения М=1,42/4=0,35; E_m=4^.5,66=22,64.