Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Электрорадиотехнологии. Лабораторный практикум. Часть 2

Покупка
Артикул: 777846.01.99
Доступ онлайн
140 ₽
В корзину
Учебно-методическое пособие «Электрорадиотехнологии (лабораторный практикум). Часть 2» содержит описания четырех лабораторных работ, которые включают в себя как теоретические сведения, так и экспериментальные задания по изучаемым темам. Пособие подготовлено на основе курса «Электрорадиотехнологии». преподаваемого в РГПУ им. А. И. Герцена для студентов института информационных технологий и технологического образования в соответствии с ФГОС. Оно также может быть полезно преподавателям и студентам смежных направлений и других вузов.
Электрорадиотехнологии. Лабораторный практикум. Часть 2 : учебно-методическое пособие / А. А. Кононов, И. О. Попова, С. В. Федичкин [и др.]. - Санкт-Петербург : РГПУ им. Герцена, 2021. - 68 с. - ISBN 978-5-8064-3018-3. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1866065 (дата обращения: 20.05.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. А. И. ГЕРЦЕНА

А. А. Кононов, И. О. Попова, С. В. Федичкин, 
А. В. Колобов, Р. А. Кастро

ЭЛЕКТРОРАДИОТЕХНОЛОГИИ

Лабораторный практикум

Часть 2

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ 

Санкт-Петербург
Издательство РГПУ им. А. И. Герцена
2021

УДК 621.3
ББК 32
 
Э45

Р е ц е н з е н т ы: 
доктор физико-математических наук, профессор В. Т. Аванесян
доктор педагогических наук, профессор И. И. Хинич

 
Кононов А. А., Попова И. О., Федичкин С. В., Колобов А. В., Кастро Р. А. 
Э45 
Электрорадиотехнологии (лабораторный практикум). Часть 2: учебно-методическое пособие. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена, 
2021. — 68 с.

 
ISBN 978-5-8064-3019-0
 
ISBN 978-5-8064-3018-3 (Ч. 2)

Учебно-методическое пособие «Электрорадиотехнологии (лабораторный практикум). Часть 2» содержит описания четырех лабораторных работ, которые включают в себя как теоретические сведения, так и экспериментальные задания по изучаемым темам. 
Пособие подготовлено на основе курса «Электрорадиотехнологии», преподаваемого в РГПУ им. А. И. Герцена для студентов института информационных технологий и технологического образования в соответствии с ФГОС. Оно также может 
быть полезно преподавателям и студентам смежных направлений и других вузов.

УДК 621.3

ББК 32

 
© Коллектив авторов, 2021

ISBN 978-5-8064-3019-0 
© С. В. Лебединский, оформление обложки, 2021
ISBN 978-5-8064-3018-3 (Ч. 2) 
© Издательство РГПУ им. А. И. Герцена, 2021

Печатается по решению совета факультета 
физики ФГБОУ ВО «Российский государственный 
педагогический университет им. А. И. Герцена»

СОДЕРЖАНИЕ

Введение  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Лабораторная работа № 1  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Последовательные и параллельные контуры в радиосхемах  . . . . . . . . . . 6

Лабораторная работа № 2  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Настройка и исследование симметричной связанной колебательной 
системы в полосовом усилителе  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

Лабораторная работа № 3  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Прохождение сигналов через RC- и RL-цепи  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Лабораторная работа № 4  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Схемы включения биполярного транзистора  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Рекомендованная литература  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68

ВВЕДЕНИЕ

Эффективная деятельность и высокое качество жизни современного человека немыслимы без повседневного использования электроэнергии. Ввиду этого является чрезвычайно актуальным освоение студентами такой дисциплины, как «Электрорадиотехнологии». Настоящее 
учебное пособие предназначено для студентов института информационных технологий и технологического образования, но может быть 
полезным и студентам других естественно-научных и технических 
факультетов. Электротехника как прикладная наука позволяет углубить 
понимание многих явлений и процессов, происходящих в том числе 
в компьютерной и электронной технике. Чрезвычайно полезным является глубокое понимание студентами технических факультетов физических принципов работы компонентов современной компьютерной 
и прочей электронной аппаратуры.
Данное учебное пособие включает в себя 4 лабораторные работы. 
Лабораторная работа № 1 посвящена исследованию последовательных 
и параллельных контуров в радиосхемах. В процессе выполнения работы учащиеся научатся определять основные радиотехнические характеристики: резонансную частоту, добротность, полосу пропускания 
параллельных и последовательных LC-контуров, составлять избирательные и режекторные цепи. Лабораторная работа № 2 позволяет 
ознакомиться с приемами настройки симметричной двухконтурной 
системы с трансформаторной связью, а также получить ее основные 
характеристики при различных степенях связи. При выполнении этой 
работы учащиеся выяснят влияние входных параметров измерительных 
приборов на настройку системы. Лабораторная работа № 3 посвящена 
исследованию прохождения различных электрических сигналов через 
линейные переходные или формирующие RC- и RL-цепи, а лабораторная работа № 4 позволит ознакомиться с различными схемами включения биполярного транзистора в усилительных каскадах, питанием 
цепи коллектора, подачей смещения на базу.
Сборку макета изучаемой лабораторной работы студенты производят самостоятельно, руководствуясь принципиальной схемой, приведенной в описании к лабораторной работе. Прежде чем начать соеди
нение элементов схемы между собой, следует расположить их таким 
образом, чтобы было удобно и безопасно производить необходимые 
регулировки и переключения и в случае необходимости, иметь возможность оперативного отключения рабочей схемы. Сборка электрической схемы осуществляется с помощью соединительных проводов. 
Не допускается переплетение проводов. Контакты должны быть надежными, люфты в клеммах приборов и элементов цепи недопустимы. 
К каждой клемме измерительного прибора или элемента цепи нежелательно подводить более двух проводов. Сборку схемы рекомендуется начинать от одного из полюсов источника тока. Сначала следует 
собирать главную последовательную часть цепи, а затем к ней подключать разветвления и параллельные участки. Если в схеме применяются вольтметры, то их включают в цепь в последнюю очередь. Все 
ключи и коммутаторы в цепи должны быть разомкнуты при первом 
запуске цепи. Электроизмерительные приборы необходимо переключить на самые большие пределы измерений. Также необходимо перед 
проведением измерений проверять нулевое положение стрелок приборов. При необходимости следует откорректировать ноль приборов 
путем вращения корректирующего винта, находящегося рядом со шкалой. Нельзя производить переключения элементов в цепи, находящихся под напряжением. При разборке макета прежде всего необходимо 
обесточить источник тока!
Подавать напряжение на цепь без проверки правильности ее монтажа преподавателем или лаборантом запрещается!
Учебное пособие составлено с учетом многолетнего опыта проведения лабораторных работ по радиотехнике на естественно-научных 
факультетах РГПУ им. А. И. Герцена.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Последовательные и параллельные контуры в радиосхемах

Цель работы: научиться определять основные радиотехнические 
характеристики: резонансную частоту, добротность, полосу пропускания и т. д. параллельных и последовательных LC-контуров, составлять 
избирательные и режекторные цепи, включать контуры в радиотехнические цепи.

Сведения из теории

В работе радиоустройств возникают ситуации, когда из широкого 
набора входных сигналов необходимо выделить сигналы, находящиеся в определенном интервале частот. Например, на вход радиоприемника одновременно поступают сигналы от всех источников радиоизлучений (радиопередатчиков, атмосферных помех и т. п.). Эти сигналы 
отличаются друг от друга частотными спектрами, амплитудами и фазами гармоник. Радиослушателя же обычно интересует сигнал от конкретной радиостанции. Для выделения сигнала только этой радиостанции следует применять полосовой фильтр, который выделил бы 
сигналы только интересующей радиостанции. Сигналы же других 
радиоисточников не должны попасть в последующие цепи радиоприемника. Обычно для каждой радиостанции выделяется определенная 
полоса частот (например, в радиовещании с амплитудной модуляцией — 9 кГц). Поэтому идеальный полосовой фильтр должен обладать 
прямоугольной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) — зависимостью коэффициента усиления К от частоты f (рис. 1.1), граничные 
частоты которой соответствовали бы крайним нижним и верхним гармоникам спектра сигнала радиостанции. Практически осуществить 
полосовой частотный фильтр с такой характеристикой невозможно. 
Путем усложнения линейных цепей можно добиться только приближения к идеальной характеристике. 
Наиболее простое приближение получается на основе одиночных 
колебательных LC-контуров, АЧХ которых соответствует кривой, представленной на рис. 1.1б. Следовательно, из совокупности всевозможных сигналов предоставляется возможность выбора сигналов определенной частоты или полосы частот. Такие радиотехнические цепи 
называются избирательными.

Иногда возникает обратная задача, т. е. избирательное подавление 
сигналов определенной частоты, оставляя остальные без изменения 
(рис. 1.2), например, подавление несущей частоты звука в видеосигнале. В этом случае используются также цепи с LC-контурами, но такие 
цепи называется режекторными (от слова «резекция» — вырезание). 
В качестве избирательных и режекторных цепей возможно использование как последовательных, так и параллельных LC-контуров.

Рис. 1.1. АЧХ а) идеальной, б) реальной избирательной цепи

Рис. 1.2. АЧХ а) идеальной, б) реальной режекторной цепи

Последовательный LC-контур

При приложении к контуру напряжения U частотой f по всем элементам контура (L, C, R) протекает один и тот же ток I. Векторная 
диаграмма для данного случая представлена на рис. 1.3. Внешнее 
напряжение U равно векторной сумме напряжений на каждом потребителе: 

 



2
2
C
L
R
U
U
U
U



. 
(1.1)

Поделив каждую часть равенства на ток I, получим сопротивление 
Z контура:

 

2
2
2
2
1
)
(













C
L
R
Z
Z
R
I
U
Z
C
L


, 
 (1.2)

где ZL и ZC — реактивные сопротивления индуктивности и емкости, 

f


2

 — круговая частота. Частотные зависимости сопротивлений 
элементов контура и всего контура в целом приведены на рис. 1.4. Ток 
в данном случае может быть определен по формуле: 

 

2
2
1 










C
L
R

U
I




. 
(1.3)

Рис. 1.3. Последовательный LC-контур: 
(а) схема; (б) векторная диаграмма токов и напряжений для случая, 
когда f ˃ fр

На резонансной частоте fр реактивные сопротивления ZL и ZC равны 
(рис. 1.4а), следовательно: 

 
1

2
pf
LC
p
=
. 
(1.4)

На резонансной частоте полное сопротивление последовательного 
контура принимает минимальное значение, равное активному сопротивлению контура, а ток в цепи контура будет максимальный. Очевидно, что при этом UL и UC будут максимальны, но их векторная сумма 
равна нулю. Такое явление называется резонансом напряжений.
Найдем сдвиг фазы Δφ между током I и напряжением U в последовательном контуре. Из векторной диаграммы (рис. 1.3) следует, что 

1

L
C

R

L
U
U
C
tg
U
R

w
w
f
D =
=
 или 

R
C
L
arctg




1



. 
(1.5)

Рис. 1.4. Частотные зависимости сопротивления элементов контура (а), 
полного сопротивления и сдвига фазы между током и напряжением 
в последовательном LC-контуре

Наибольшее изменение фазы с изменением частоты наблюдается 
в области резонансной частоты контура (рис. 1.4б).
Таким образом, на резонансной частоте сопротивление контура 
чисто активное, на частоте ниже резонансной — емкостное, на частоте выше резонансной — индуктивное. При изменении частоты генератора изменяется и фазовый сдвиг между напряжением генератора 
и током I0. Кривая, отражающая эту зависимость, называется фазочастотной характеристикой (ФЧХ).

Основные характеристики последовательного LC-контура

Характеристическим или волновым сопротивлением LC-контура 
называется реактивное сопротивление ZC или ZL на резонансной 
частоте:

 

C
L
C
L

p
ð






1
.  
 (1.6)

Добротность — это величина, равная произведению 2π на отношение максимальной энергии, запасенной в реактивных элементах контура Wp, к энергии Wа, теряемой на активном сопротивлении за период: 

2
p

а

W
Q
W
p
=
. Так как на резонансной частоте, например, на индуктив
ности 

2
0
2
p
LI
W =
, а потери на сопротивление за период 
2
а
m
W
I RT
=
, то 
добротность 

 
1
1
2
p
p

a
p

W
L
L
Q
W
R
CR
R
R
C

w
r
p
w
=
=
=
=
=
. 
(1.7)

Добротность можно определять на основе векторной диаграммы 
токов и напряжений в последовательном контуре на резонансной частоте, если соответствующие векторы изображены в масштабе, согласно 

выражению (1.7): 

R

L
P
U
U
IR
L
I
R
Q





.

На практике добротность чаще всего определяют по нормализованной АЧХ тока в последовательном контуре (рис. 1.5):

 

2
2
1 











C
L
R

R
I
I
K

P




. 
(1.8)

Рис. 1.5. АЧХ тока в последовательном LC-контуре

Для малых отклонений частоты f от резонансной частоты fР формулы (1.8), (1.3), (1.7) дают выражение: 

2

2
2
)
(
2
1

P

P
f
f
f
Q

I
K




. Тогда, 

обозначая полуширину резонансной кривой Δf (рис. 1.5), при которой 

К уменьшается в 
2  раза по сравнению с максимальным значением, 
получим:

 

2

2 2
1

1
2
1








 




Pf
f
Q

; 

f
f
Q
P

 2
. 
(1.9)

Параллельный LC-контур

На рис. 1.6а представлен параллельный LC-контур, содержащий 
две параллельные ветви, в одной из которых индуктивность L и ее 
активное сопротивление R включены последовательно. Такая последовательно-параллельная цепь сложна и неудобна для расчетов. Обычно эту цепь заменяют другой эквивалентной схемой, в которой все три 
элемента включены между собой параллельно (рис. 1.6б). Сопротивление RЭ (рис. 1.6б) вносит активные потери, эквивалентные потерям 
на сопротивлении R (рис. 1.6а). Очевидно, что эквивалентность R и 
RЭ может быть обеспечена только в узкой полосе частот, которая обычно выбирается в области резонанса контура. Потери в контуре характеризуются сдвигом фазы Δφ между током и напряжением (рис. 1.7). 
Из векторных диаграмм (рис. 1.7) для соответствующих схем, приведенных на рис. 1.6, выразим RЭ через параметры исходного контура: 

 

Э
;   
L
L

R
R

U
I
tg
tg
U
I
f
f
D =
D =
 
(1.10)
 

2
Э
Э
;   
P

P

R
L
L
R
R
L
R
RC
w
r
w
=
=
=
.

Рис. 1.6. Параллельный LC-контур (а) и его эквивалентная схема (б)

Доступ онлайн
140 ₽
В корзину