Задание 3. Используйте нелинейный преобразователь на биполярном транзисторе (БТ) в качестве преобразователя частоты сигнала

Используйте нелинейный преобразователь на биполярном транзисторе (БТ) в качестве преобразователя частоты сигнала. Для этого выберите:

1) экспоненциальную характеристику НЭ (пункты меню «Характеристика НЭ» / «Экспоненциальная...»);

2) идеальный полосовой фильтр (ПФ) в качестве нагрузки, настроив его на частоту f = 8 кГц с шириной полосы пропускания dF = 3 кГц;

3) колебание гетеродина с амплитудой Е_Г = 0,5 В и частотой F_Г = @F кГц.

Снимите функциональную характеристику (ФХ) преобразователя частоты вида I_ПР = f(E_СМ) при Е₁ = Е_Г. Для этого:

1) активизируйте пункт меню «Исследование ФХ»;

2) выберите в качестве аргумента ФХ Е_СМ, установите интервал и шаг его изменения;

3) установите значение параметра Е₁;

4) выберите в качестве функции I_ПР.

Зафиксируйте схему преобразователя частоты и график ФХ. Определите по ФХ оптимальную величину E_СМ, обеспечивающую максимальную величину I_ПР при работе на квадратичном участке характеристики ПТ.

Варианты: 1) F = 13 кГц, 2) F = 15 кГц.

Комментарии и выводы

В исследуемой схеме преобразователя частоты в качестве безынерционного нелинейного элемента используется биполярный транзистор. Он служит для обогащения спектра реакции (тока стока) колебаниями комбинационных частот (суммарных и разностных), которые отсутствуют во входном напряжении. В качестве нагрузки в цепи стока включен полосовой фильтр. Он предназначен для выделения полезных составляющих спектра выходного тока (комбинационных колебаний разностных частот) и подавления всех остальных побочных продуктов нелинейного преобразования. Для этого он настраивается на промежуточную (в данном случае разностную) частоту f _пр = f – f _г, а ширина его полосы пропускания устанавливается соответствующей ширине спектра входного АМ сигнала.

Функциональная характеристика (ФХ) преобразователя частоты, снимаемая в данном эксперименте, представляет собой зависимость амплитуды I _пр составляющей выходного тока нелинейного элемента с частотой f _пр от напряжения смещения Е _СМ. Таким образом, в данном случае, ФХ это I _пр = f (Е _СМ) при U _ВХ = Е ₁ = const и Е _г = const. Она позволяет определить оптимальное значение напряжения смещения, при котором достигается наибольшая величина выходного напряжения промежуточной частоты.