Федеральное Агентство по Образованию РФ
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра ПрЭ
Лабораторная работа №1
по курсу «Импульсно-модуляционные системы»
ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОФАЗНОГО ТРАНЗИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ
ПРОВЕРИЛ: ВЫПОЛНИЛИ:
Преподаватель кафедры ПрЭ: Студенты гр. 366-1
Федотов В. А.__________ Поровская А.Я.________
Хрущев А.С.__________
Шахрова И.В._________
2010
1 ВВЕДЕНИЕ
1.1 Экспериментальное исследование немодулированной и модуляционной последовательности прямоугольных импульсов при изменяемой кратности квантования.
1.2 Построение и изучение зависимости коэффициента гармоник от глубины модуляции µ и от кратности квантования q.
2 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ
2.1 Режим работы «Усиление однофазного напряжения методом ШИР».
Рисунок 2.1.1 – Однофазный транзисторный преобразователь
Таблица 2.1.1 – Данные для построения эффективного значения выходного напряжения от относительной длительности импульса
Uвых,% | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
Uэф.вых,В | 2,155 | 4,177 | 4,683 | 6,754 | 8,324 | 10,14 | 11,74 | 12,95 | 14,05 | 14,95 | 15,74 |
Рисунок 2.1.2 – Зависимость
Таблица 2.1.2 – Данные для построения среднего значения выходного напряжения от относительной длительности импульса
Uвых,% | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 |
Uср.вых,В | 2,08 | 1,992 | 1,584 | 1,82 | 1,505 | 1,48 | 1,276 | 1,292 | 1,749 | 1,249 | 1,492 |
Рисунок 2.1.3 – Зависимость среднего значения выходного напряжения от относительной длительности импульса
Рисунок 2.1.4 – Амплитудно-частотный спектр сигнала при частоте 40 кГц
2.2 Режим работы «Усиление переменного синусоидального напряжения, наложенного на постоянную составляющую, методом ШИМ».
Амплитуда сигнала Em = 1 В
Частота сигнала f = 2 Гц
Период сигнала
Глубина модуляции
Модулирующий сигнал
Формирование пилы
при кратности квантования q=6
Модулированная последовательность импульсов
Рисунок 2.2.1 – Зависимость ШИМ – 1, пилообразного напряжения и входного сигнала.
Рисунок 2.2.2 – Зависимость ШИМ-сигнала, восстановленного из его гармоник при q=6
Рисунок 2.2.3 – Зависимость спектрального состава заданного ШИМ-сигнала при q=6.
Таблица 2.2.1 – Данные для построения зависимости амплитуды напряжения пульсации на нагрузке от частоты ШИМ
Am,В | 30,8 | 30,81 | 30,85 | 30,9 | 31,01 | 31,08 | 31,33 |
fм,Гц | 50 | 78,05 | 100 | 128,05 | 143,9 | 165,85 | 200 |
Рисунок 2.2.4 – Зависимость амплитуды напряжения пульсации на нагрузке от частоты ШИМ
Таблица 2.2.2 – Данные для построения зависимости действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ
µ | 0 | 0,1 | 0,21 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,81 | 0,91 | 0,99 |
Uд,В | 1,9 | 2,98 | 3,27 | 5,84 | 7,39 | 9,99 | 10,85 | 12,38 | 13,18 | 14,34 | 15,79 |
Рисунок 2.2.5 – Зависимость действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ
µ
2.3 Режим работы «Формирование прямоугольного переменного напряжения».
Таблица 2.3.1 – Данные для построения зависимости действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ
µ | 0 | 0,2 | 0,27 | 0,35 | 0,4 | 0,5 |
Uд,В | 1,7 | 5,25 | 6,52 | 7,91 | 8,37 | 10,56 |
Рисунок 2.3.1 – Зависимость действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ
µ
Рисунок 2.3.2 – Амплитудно-частотный спектр сигнала при частоте 40 кГц
2.4 Режим работы «Усиление переменного синусоидального напряжения методом ШИМ».
Модулирующий сигнал
Модулированная последовательность импульсов
Рисунок 2.4.1 – Зависимость ШИМ – 1, пилообразного напряжения и входного сигнала.
Рисунок 2.4.2 - Зависимость ШИМ-сигнала, восстановленного из его гармоник при q=6.
Рисунок 2.4.3 – Зависимость спектрального состава заданного ШИМ-сигнала при q=6
Таблица 2.4.1 – Данные для построения зависимости действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ
µ | 0 | 0,12 | 0,22 | 0,33 | 0,43 | 0,52 | 0,61 | 0,71 | 0,81 | 0,9 | 0,99 |
Uд,В | 1,96 | 3,75 | 4,1 | 5,045 | 8,61 | 10,28 | 10,73 | 11,7 | 12,41 | 14,88 | 15,61 |
Рисунок 2.4.4 – Зависимость действующего напряжения на нагрузке от глубины модуляции µ
µ
Рисунок 2.4.5 – Амплитудно-частотный спектр сигнала при частоте 40 кГц
3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе был исследован однофазный транзисторный преобразователь с ШИМ.
Спектр сигнала имеет арочную структуру. Внутри массивов гармоники затухают быстро, а от массива к массиву медленно. При уменьшении глубины модуляции картина спектра меняется: ширина арок, количество спектральных линий под аркой, мешающие компоненты уменьшаются, сигнал составляют гармоники все большей частоты (следовательно необходимо учитывать гармоники более высших составляющих). По мере снижения q количество спектральных линий под огибающей увеличивается. Образуется сложная картина перекрытия массивов гармоник указанных частот. Сигнал составляют гармоники все меньшей частоты (следовательно необходимо учитывать гармоники составляющих с меньшими частотами). При минимальной кратности квантования q = 2 массивы снова упорядочиваются.
Другие работы по теме:
Трансформаторы и асинхронные двигатели
Назначение, устройство и принцип действия однофазного и трёхфазного трансформаторов, коэффициент трансформации, обозначение зажимов обмоток. Устройство и принцип работы асинхронного двигателя, соединение обмоток статора. Устройство магнитных пускателей.
Расчет однотактного обратноходового преобразователя напряжения
Определение максимального и минимального значений выпрямленного сетевого напряжения, диаграммы работы преобразователя. Выбор выпрямительных диодов, трансформатора, транзистора, выпрямителя и элементов узла управления. Расчет демпфирующей цепи и КПД.
а по теме динамика управляемых преобразовательных устройств
Введение. Цели регулирования пу. Анализ простейшей системы позиционного регулирования, сравнительная оценка идеального релейного и линейного регуляторов по быстродействию. Непрерывное и импульсное регулирование, их оценка по энергетике
Расчет системы электроснабжения с напряжением сети 1 кВ и ниже
Техническое задание на выполнение курсовой работы. Необходимо рассчитать токи КЗ в сети 0.4 кВ собственных нужд электростанции. Расчет выполняется для поверки отключающей способности автоматических выключателей, проверки кабельных линий на термическую стойкость, а также для выбора установок токовых катушек автоматических выключателей и проверки их чувствительности.
Исследование однофазного инвертора тока
Министерство образования и науки Российской Федерации ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР) Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)
Расчёт и анализ нерекурсивного цифрового фильтра
Общая характеристика цифрового фильтра, его описание разностным уравнением. Импульсная характеристика и комплексная частотная характеристика, их связь парой преобразований Фурье. Метод частотной выборки и наименьших квадратов, их сравнение и отличия.
Линейная часть УКВ тюнера IV-класса
Введение Угловая модуляция (общий термин, объединяющий ЧМ и ФМ) обладает несколькими важными достоинствами. Так, мощность передатчика не изменяется при модуляции, она постоянна и равна пиковой,, тогда как при АМ, например, мощность несущей должна быть в четыре раза меньше пиковой. Усилитель мощности передатчика с угловой модуляцией работает при постоянной амплитуде сигнала, поэтому к его линейности не предъявляется никаких требований.
Линейная часть УКВ тюнера IV-класса
Усилитель мощности передатчика с угловой модуляцией при постоянной амплитуде сигнала. Расчет полосы пропускания приемника: выбор первых каскадов и средств обеспечения избирательности транзистора. Схема смесителя, входной цепи автотрансформаторной связи.
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП)
Цифро-аналоговый преобразователь, предназначенный для преобразования числа в напряжение или ток. ЦАП с широтно-импульсной модуляцией и суммированием весовых токов. Обработка чисел, имеющих знак. Перемножители и делители функций. Статические параметры ЦАП.
Теория электрических цепей
Расчет реакции цепи на воздействие произвольной формы. Импульсная характеристика цепи. Cхема автогенератора и график колебательной характеристики. Крутизна характеристики транзистора, при которой наступит самовозбуждение автогенератора. Частота генерации.
Система управления стабилизатором напряжения
Составление функциональной схемы стабилизатора напряжения, принципиальной электрической схемы. Принцип работы силовой части. Специфика разработки системы управления стабилизатором напряжения, управляемым по принципу широтно-импульсного моделирования.
Информационные сети и телекоммуникации
Ознакомление с процессом моделирования распределенных линий связи. Исследование устройств частотного преобразователя сигналов информационных сетей. Представление схем модуляторов фазового с установками функционального генератора и амплитудно-импульсного.
Формирование АИМ-сигнала
Экспериментальное исследование принципов формирования АИМ – сигнала и его спектра. Методика и этапы восстановления непрерывного сигнала из последовательности его дискретных отсчетов в пункте приема, используемые для этого главные приборы и инструменты.
Характеристика дискретных систем автоматического управления
Дискретные системы автоматического управления как системы, содержащие элементы, которые преобразуют непрерывный сигнал в дискретный. Импульсный элемент (ИЭ), его математическое описание. Цифровая система автоматического управления, методы ее расчета.
Модуляция и демодуляция
Модуляция как этап преобразования сообщения в сигнал для его передачи в канал связи. Амплитуда, фаза, частота. Гармоническая, импульсная, широтно-импульсная, дискретная модуляция. Понятие отделения модулирующего сигнала от несущей (демодуляция).
Программирование цифрового фильтра
Задание: Выполнить программную реализацию цифрового фильтра, задаваемого импульсной хар-кой вида Фильтр - нерекурсивный. Число отсчетов – 7. Структурная схема фильтра:
Трехфазные цепи
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПАСНОСТИ ТРЕХФАЗНЫХ СЕТЕЙ 1. Цель работы Изучить используемые в промышленности трехфазные схемы питания потребителей. Ознакомиться с возможными вариантами однофазных включении человека в электрическую сеть и методикой оценки опасности таких включений. Изучить критерии электробезопасности.