Умножитель напряжений

 

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Изучить особенности работы умножителя напряжений и возможности его применения.

2. Исследовать схему электронного ваттметра на основе умножителя напряжений.

3. Сделать выводы о применимости схемы умножителя напряжений.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Принцип умножения напряжений заключается в том, чтобы реализовать усилительную схему, в которой коэффициент усиления зависел от величины некоторого внешнего сигнала, то есть, был бы некоторой функцией от времени. Так, например, при синусоидальной форме сигнала K(t) = U_m1sin(ω₁t), выходное напряжение будет иметь вид:

Здесь u_ВХ(t) = U_m2sin(ω₂t) и, для определенности, ω₂ > ω₁.

Таким образом, выходное напряжение будет являться произведением двух синусоидальных напряжений u₁ и u₂.

В курсе радиотехники доказывается, что напряжение такого вида содержит спектральные составляющие на частотах, равные ω₂ – ω₁ и ω₂ + ω₁. Это свойство унапряжения на выходе умножителя позволяет конструировать на его основе различного рода электронные устройства, такие как электронный ваттметр или преобразователь спектра.

В электронном ваттметре для частот выполняется условие ω₂ = ω₁, но при этом следует учитывать разность фаз между двумя входными сигналами. В этом случае выражение (20.1) будет записано так:

Применив известную формулу из тригонометрии, получим:

Если в этом сигнале подавить частоту 2ω, то оставшаяся постоянная составляющая будет содержать информацию о сдвиге фаз, необходимую для расчета активной мощности в цепи переменного тока:

Зная амплитуды обоих сигналов можно определить искомую величину сдвига фаз Δφ.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать схему измерителя сдвига фаз (рис. 21.1) и построить для нее передаточную характеристику U₀ = F(Δφ); результаты измерений занести в табл. 21.1.

2. Сделать выводы по работе.

Рис. 21.1 Схема для исследования измерителя сдвига фаз

 

Табл. 21.1 Данные для построения передаточной характеристики измерителя сдвига фаз U0 = F(Δφ)
Δφ	0	15	30	45	60	75	90
U0, B

 

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованная схема измерителя сдвига фаз.

2. Передаточная характеристика U₀ = F(Δφ).

3. Выводы по работе.

ВЫВОДЫ

1. Принцип действия исследованного умножителя напряжений основан на свойстве МОП-транзистора изменять свое сопротивление переменному току при воздействии на него управляющего напряжения.

2. Для выделения постоянной составляющей в исследованной схеме следует применить фильтр нижних частот, включив его на выходе умножителя.