Тема: Дослідження LC - генераторів синусоїдальних коливань

1 Мета роботи: Вивчення принципів роботи LC автогенератора, зняття характеристик, визначення основних параметрів.

 

2 Апаратура та прилади: ПЕОМ, програма Electronics Workbench.

 

3 Схема дослідження:

1 2S1

3

Рис. 1

 

4 Основні теоретичні положення:

Генератори гармонійних коливань (синусоїдальних) – це електронні пристрої, які перетворюють енергію постійного струму (енергія джерела живлення) в енергію електромагнітних синусоїдальних коливань заданої частоти.

Принцип роботи генераторів базується на реалізації умови самозбудження підсилювача з додатним зворотним зв′язком, структурна схема якого показана на рис.2.

 

Рис. 2 Рис.3

Для комплексних значень вхідних і вихідних напруг підсилювача запишемо: u_вих =К u_вх, а u_вх = u_зз = β u_вих,

де К, β – комплексні значення коефіцієнта підсилення та передатного коефіцієнта відповідно підсилювача та ланки зворотного зв′язку. Як відомо, коефіцієнт підсилення за напругою підсилювача з додатним зворотним зв'язком визначається за виразом

Ќ_зз = Ќ /(1 - Ќβ)

Перехід підсилювача в режим генерування коливань (Ќ_зз = ∞) забезпечується умовою Кβ = 1, або К е^jφ β^jψ = 1.

Ці рівняння називають умовою самозбудження генератора коливань. Ця умова поділяється на умову балансу амплітуд (Кβ = 1) і на умову балансу фаз (φ = - ψ + 2π), які визначають стабільну роботу генератора коливань (рис.3)

Для побудови генераторів гармонійних коливань звичайно використовуються два типи підсилювальних схем – резонансні підсилювачі і підсилювачі на резисторах. ГСК, виконані на основі схеми резонансного підсилювача, називають автогенераторами типа LC- це високочастотні генератори, в яких навантаженням є коливальний контур, а ГСК, побудовані на основі схеми підсилювача на резисторах, - автогенераторами типа RC - це низькочастотні генератори, в яких додатній ЗЗ забезпечується RC ланцюжком.

LC – генератори (рис.1) містять у ланці додатного зворотного зв′язку паралельний резонансний контур LC, параметри якого визначають частоту коливань вихідної напруги

f₀ = ω₀ /2π = 1/ 2π√ LC

Елементи, ввімкнуті в ланку від′ємного зворотного зв′язку визначають амплітуду коливань, а також забезпечують їх стабільність.

 

5 Послідовність виконання роботи:

5.1 Вивчіть схему дослідження LC - генератора, приведену на рис.1.

5.2 Назвіть елементи, з яких складається ця схема і поясніть їх призначення.

5.3 Подати напругу живлення 9 В на LC - генератор.

5.4 Тумблер S1 встановити в положення 1-2.

5.5 Змінюючи ємність конденсатора С (С1, С2…) зворотного зв'язку, отримати на виході схеми синусоїдальні коливання.

5.6 Заміряйте напругу на виході LC – генератора U_вих і напругу у ланцюгу зворотного зв'язку U_ЗЗ для С1= 100 пФ. Данні вимірювань занести у таблицю.

 

Таблиця

	Uвих, мВ	UЗЗ , мВ	КU	β	f, Гц	ρ, Ом	Т, с
С1 =100 пФ
С2 =200 пФ

 

5.7 Тумблер S1 встановити в положення 1-3.

5.8 Заміряйте напругу на виході LC – генератора U_вих і напругу у ланцюгу зворотного зв'язку U_ЗЗ для С1= 200 пФ. Данні вимірювань занести у таблицю.

5.9 Замалюйте характеристики LC – генератора для значень ємності конденсаторів С1 і С2 (U_вх = f (t); U_вихС1 = f (t); U_вихС2 = f (t)).

5.8 Розрахуйте параметри LC – генератора: коефіцієнт зворотного зв'язку β = 1/ К_U, коефіцієнт підсилення К_U = U_вих / U_ЗЗ, частоту коливань генератора f = 1/ 2π√LC, період коливань генератора Т= 1/ f, хвильовий опір ρ =√L/C для значень ємності конденсаторів С1 і С2. Визначені дані занести у таблицю.

 

6 Зміст звіту:

6.1 Найменування та мета роботи.

6.2 Схема дослідження.

6.3 Перелік приладів.

6.4 Вимірювання та розрахунок основних параметрів LC - генераторів.

6.5 Результати вимірювань і розрахунків.

6.6 Характеристики LC - генератора (на міліметровому папері).

6.7 Висновки.

 

7 Контрольні питання:

7.1 Чим відрізняються електронні автогенератори від підсилювачів?

7.2 Яку форму напруги генерують схеми автогенератора типу LC.

7.3 Чим визначається частота коливань, що генеруються, в генераторі типу RC?

7.4 Назвіть умови самозбудження автогенераторів?

7.5 Що таке коливальна характеристика автогенератора?

7.6 Назвіть умови стабільності схеми.

 

8 Література:

 

8.1 Ю.П. Колонтаєвський, А.Г. Сосков, “Промислова електроніка та

мікросхемотехніка: теорія і практикум.».- К.: «Каравела», 2003. – 368 с.

8.2 Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учеб.пособие. 4-е изд. – Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2004. – 576 с. (Серия «Высшее образование».)

8.3 Основи технічної електроніки: У 2 кн. Кн.. 2. Схемотехніка: О-75 Підручник/В.І. Бойко, А.М. Гуржій, В.Я. Жуйков та ін. – К.: Вища шк.., 2007. – 510 с.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 9