Рис. 1. Схема для исследования вольт - амперной характеристики диода
Проводим измерения при различных значениях тока, данные в таблицу 1:
Таблица 1
| Iпр, мА | |||||||
| Uпр, В | 0.000 | 0.500 | 0.536 | 0.572 | 0.593 | 0.608 | 0.619 |
По полученным данным строим график (рис. 2) прямой ветви ВАХ диода в среде MATLAB 7.0.
Рис. 2. График прямой ветви ВАХ диода
Вывод:ВАХ диода аналогична ВАХ германиевого диода. В связи с тем, что прямая ветвь данной ВАХ находится значительно левее ВАХ кремниевого диода, исследуемый диод хуже подходит для защиты сигналов малой амплитуды, чем кремниевый диод.
2. Исследование метода ограничения сигналов малой амплитуды с использованием устройства защиты «Гранит-8»
Собираем схему, представленную на рисунке 3. Для этого необходимо открыть шаблон устройства «Гранит-8» из файла “Гранит8.ms10”.
Рис. 3. Схема для исследования работы устройства «Гранит-8» в режиме ограничения сигналов малой амплитуды
Выставляем на источнике переменного напряжения значение Uвх = 0.1 В и проводим измерения выходного напряжения, изменяя частоту на источнике в диапазоне от 125 Гц до 10 кГц. Результаты заносим в таблицу 2:
Таблица 2
| f, кГц | 0,125 | 0,250 | 0,500 | ||||||||||
| Uвых, мВ | 0.093 | 0.093 | 0.093 | 0.093 | 0.095 | 0.099 | 0.103 | 0.109 | 0.114 | 0.12 | 0.127 | 0.133 | 0.14 |
| А, дБ | -60.630 | -60.6303 | -60.6303 | -60.6303 | -60.4455 | -60.0873 | -59.7433 | -59.2515 | -58.8619 | -58.4164 | -57.924 | -57.523 | -57.077 |
Строим график (рис. 4) амплитудно-частотной характеристики в среде MATLAB 7.0 по точкам из таблицы 3. По оси ординат в MATLAB 7.0 – отсчет в децибелах, по формуле
| (1) |
Рис. 4. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме ограничения сигналов малой амплитуды
Рассчитываем частоту среза по формуле (2) и сравниваем с частотой среза АЧХ, построенной в MATLAB 7.0.
| (2) |
Теоретически рассчитанная fср = 55.11 кГц.
Вывод:Из графика видно, что затухание, вносимое прибором “Гранит-8” в данном диапазоне частот достаточно близко к требуемой величине 60 дБ при уровне входного сигнала 0.1 В. Данная схема может быть использована для ограничения сигналов малой амплитуды.
3. Исследование метода фильтрации высокочастотных сигналов с использованием устройства защиты «Гранит-8»
Собираем схему, представленную на рисунке 5. Для этого необходимо открыть шаблон устройства «Гранит-8» из файла “Гранит8.ms10”.
Рис. 5. Схема для исследования устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания
Выставляем на источнике переменного напряжения значение 5 В и в диапазоне от 125 Гц до 30 МГц измеряем выходное напряжение. Результаты занести в таблицу 4:
Таблица 3
| f, кГц | 0,125 | 0,250 | 0,500 | |||||
| Uвых, В | 4.806 | 4.806 | 4.808 | 4.814 | 4.838 | 4.932 | 5.101 | 5.342 |
| А, дБ | -0.3437 | -0.3437 | -0.3401 | -0.3293 | -0.2861 | -0.1189 | 0.1737 | 0.5747 |
| f, кГц | 800 | |||||||
| Uвых, В | 5.649 | 10.652 | 4.382 | 1.743 | 1.321 | 0.624 | 0.298 | 0.160 |
| А, дБ | 1.0600 | 6.5692 | -1.1460 | -9.1535 | -11.5613 | -18.0757 | -24.4951 | -29.8970 |
| f, кГц | 1000 | 6000 | 8000 | 104 | 2*104 | 3*104 | ||
| Uвых, В | 0.128 | 0.068 | 0.034 | 0.023 | 0.017 | 0.014 | ||
| А, дБ | -31.8352 | -37.3292 | -43.3498 | -46.7448 | -49.3704 | -51.0568 | -Inf | -Inf |
Строим график (рис. 6) амплитудно-частотной характеристики в среде MATLAB 7.0 по точкам из таблицы 3. По оси ординат в MATLAB 7.0 – отсчет амплитуды в децибелах по формуле (1).
Рис. 6. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания
Рассчитываем частоту среза по формуле (2) и сравниваем с частотой среза АЧХ, построенной в MATLAB 7.0.
Теоретически рассчитанная fср = 55.11 кГц
Рис. 7. График АЧХ устройства «Гранит-8» в режиме фильтрации сигналов высокочастотного навязывания, приближенная в окрестности частоты срезу
Полученная на практике fср = 47.01 кГц
Вывод:Затухание сигнала в диапазоне частот от 125 Гц до 10 кГц не происходит, следовательно устройство не оказывает значительного влияния на качество связи..