Лабораторне заняття № 8 (2 год. )

ТЕМА: Дослідження LC - генератора синусоїдних коливань

 

НАВЧАЛЬНА МЕТА: Вивчення принципів роботи LC автогенератора, зняття характеристик, визначення основних параметрів

 

ОБЛАДНАННЯ ТА ОСНАЩЕННЯ: ПЕОМ, програма Electronics Workbench

 

 

Рисунок 1 - Схема дослідження LC автогенератора

 

ОСНОВНІ ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ:

Генератори гармонійних коливань (синусоїдальних) – це електронні пристрої, які перетворюють енергію постійного струму (енергію 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 рисунку 2, а.

 

а) б)

Рисунок 2 – а) структурна схема підсилювача з додатним зворотним зв′язком;

б) коливальна характеристика

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.2,б).

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.

 

ХІД РОБОТИ

1 Вивчіть схему дослідження LC - генератора, наведену на рисунку 1.

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

3 Подати напругу живлення 9 В на LC - генератор.

4 Тумблер S1 встановити в положення 1-2.

5 Змінюючи ємність конденсатора С (С1, С2) зворотного зв'язку, отримати на виході схеми синусоїдні коливання.

6 Заміряйте напругу на виході LC – генератора U_вих і напругу у ланцюзі 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

 

7 Тумблер S1 встановити в положення 1-3.

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.

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

10 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.

 

ЗМІСТ ЗВІТУ:

- титульний лист з назвою роботи та її виконавцем;

- мета роботи;

- перелік обладнання;

- схема LC автогенератора;

- - розрахункова частина;

- осцилограми отриманих сигналів при різних значеннях С1, С2;;

- таблиця з результатами;

- висновки;

- відповіді на контрольні запитання.

 

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ЗАХИСТУ:

1 Чим відрізняються електронні автогенератори від підсилювачів?

2 Яку форму напруги генерують схеми автогенератора типу LC.

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

4 Назвіть умови самозбудження автогенераторів?

5 Назвіть умови стабільності схеми

 

ПІДВЕДЕННЯ ПІДСУМКІВ І ОЦІНЮВАННЯ РІВНЯ ЗНАНЬ: По результатам виконання, оформлення лабораторної роботи робляться узагальнені висновки і оцінюється виконання, своєчасність і правильність оформлення звіту, з виставленням оцінки по п’ятибальній шкалі в журнал.

 

 

ВИКЛАДАЧ - Т.І.Ковальова