Задание 4. Установите оптимальный режим удвоения частоты F =@F кГц в нелинейном преобразователе

Установите оптимальный режим удвоения частоты F =@F кГц в нелинейном преобразователе. Для этого снимите функциональные характеристики (ФХ) удвоителя частоты вида I₂ = f(Е_СМ) и I₂ = f(E₁) при u_{ВХ МАКС} = 0. Определите по ним параметры оптимального режима работы удвоителя частоты (Е_1ОПТ и Е_{СМ ОПТ}) из условия получения максимальной мощности выходного сигнала и вычислите соответствующий ему угол отсечки тока.

Установите этот режим и получите удвоение частоты гармонического сигнала с вышеуказанной частотой, используя в качестве нагрузки LC контур с добротностью Q = 50.

Зафиксируйте в отчете:

1) функциональные характеристики вида I₂ = f(Е_СМ) и I₂ = f(E₁) при u_{ВХ МАКС} = 0;

2) диаграмму работы удвоителя частоты в оптимальном режиме;

3) спектрограммы входного сигнала и выходного тока НЭ;

4) осциллограмму и спектрограмму выходного напряжения, АЧХ нагрузки.

Варианты: 1) U = –2 В, F = 2 кГц; 2) U = –3 В, F = 3 кГц;

3) U = –4 В, F = 4 кГц; 4) U = –1 В, F = 1 кГц.

Комментарии и выводы

Оптимальный режим удвоения частоты предполагает достижение максимально возможной мощности на выходе удвоителя частоты при заданной величине максимального тока в импульсе косинусоидальной формы, определяемой максимальным значением входного напряжения u _{вх.макс}. Параметры оптимального режима можно определить:

1) Е _{см –} по абсциссе максимума функциональной характеристики вида I ₂ = f (E _см) при заданной величине u _{вх.макс},

2) E _{1 макс} – по абсциссе максимума функциональной характеристики вида I ₂ = f (E ₁) при заданной величине u _{вх.макс}.

Оптимальная величина угла отсечки выходного тока при этом оказывается равной

где n – номер гармоники.

В случае удвоения частоты, когда полезной составляющей выходного тока является 2-я гармоника частоты входного сигнала, n = 2 и θ_опт = 60°.