Исследование однофазного транзисторного преобразователя с широтно-импульсной модуляцией
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=6Модулированная 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.