Задание 5. Установите оптимальный режим утроения частоты F =@F кГц в нелинейном преобразователе

Установите оптимальный режим утроения частоты F =@F кГц в нелинейном преобразователе. Для этого снимите функциональные характеристики (ФХ) утроителя частоты вида I₃ = f(Е_СМ) и I₃ = f(E₁) при u_{ВХ МАКС} = 0. Определите по ним параметры оптимального режима работы утроителя частоты (Е_1ОПТ и Е_{СМ ОПТ}) из условия получения максимальной мощности выходного сигнала и вычислите соответствующий ему угол отсечки.

Установите этот режим и получите утроение частоты гармонического сигнала с вышеуказанной частотой, используя в качестве нагрузки LC контур с добротностью Q = 100.

Зафиксируйте в отчете:

1) функциональные характеристики вида I₃ = f(Е_СМ) и I₃ = f(E₁) при u_{ВХ МАКС} = 0;

2) диаграмму работы утроителя частоты в оптимальном режиме;

3) спектрограммы входного напряжения и выходного тока НЭ;

4) осциллограмму и спектрограмму выходного напряжения, АЧХ нагрузки.

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

3) U = –2 В, F = 4 кГц; 4) U = –1,5 В, F = 1 кГц.

Комментарии и выводы

Оптимальный режим утроения частоты предполагает достижение максимально возможной мощности на выходе утроителя 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 ₃ = f (E _см) при заданной величине u _{вх.макс},

2) E _{1 макс} – по абсциссе максимума функциональной характеристики вида I ₃ = 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 утроения частоты, когда полезной составляющей выходного тока является 3-я гармоника частоты входного сигнала, n = 3 и θ_опт = 40°.