Краткие теоретические сведения.   генератор колпитца (ёмкостная трёхточка), названный в честь его изобретателя эдвина

  Генератор Колпитца (ёмкостная трёхточка), названный в честь его изобретателя Эдвина Колпитца, является одной из множества схем электронных генераторов использующих комбинацию индуктивности (L) с ёмкостью (C) для определения частоты, так же называется LC генератором. Одной из ключевых особенностей генераторов этого вида является их простота (нужна только одна индуктивность без отводов). Напряжение обратной связи снимается с ёмкостного делителя напряжения. Идеальная частота генерации для схемы на рисунке 1 определяется уравнением:

       Действительные схемы генерируют немного меньшую частоту. В зависимости от схемы усилительного каскада возможны три вида генератора Колпитца: на каскаде с общим эмиттером, на каскаде с общим коллектором и на каскаде с общей базой. Характерной особенностью генератора Колпитца является положительная обратная связь через ёмкостный делитель напряжения на двух последовательных конденсаторах, которые одновременно являются ёмкостью LC-контура. Схема генератора Колпитца на каскаде с общей базой наиболее высокочастотна (рисунок 1). Каскад с общей базой фазу не сдвигает. Контур L*C1*C2 полностью подключен к коллектору. Полное включение контура фазу не сдвигает. Эмиттер подключен к контуру к средней точке ёмкостного делителя напряжения с перекосом фазы, при равных C1 и C2 перекос фазы и петлевой сдвиг фазы составляет 45°. Кроме этого сдвиг на 60° создаёт RC цепь образованная эквивалентной ёмкостью конденсаторов C1 и C2 и резистором R, что усложняет вычисление результирующего сдвига.

Рисунок 1- Простой генератор Колпитца с общей базой (с упрощёнными цепями смещения)

 

 

Порядок проведения эксперимента

Задание 1

Испытание LC-генератора синусоидальных колебаний на транзисторе (схема Колпитца) 

 

                          

 

Рисунок 2

 

1.    Использовать схему (Рисунок 2)  модуля:   «LC-АВТОГЕНЕРАТОРЫ».

2.  Для измерения частоты и формы сигнала на выходе АГ (КТ3) использовать осциллограф AКИП4115/1А.

3. Собрать схему испытания, предварительно установив положение ручки «НАГРЕВ», «Uпит»  в левое крайнее положение, R1,Rсм – в среднее положение, C2,L –в произвольное положение.

4. Выставить на КТ2 напряжение питания = 12В (max) ручкой «Uпит». Измерение напряжения питания производить мультиметром Mastech MY62

3.  Проверить схему испытания.

4.  Определить (по осциллограмме) амплитуду выходного напряжения U_{m .вых} и частоту f генерируемых колебаний (при R1, Rсм, C2, L = min). Сравнить полученное значение частоты с расчётным значением  ,где

  L = 1мГн, 5мГн, 10мГн (поз1,2,3)

      С1= 0,01мкФ

      C2 = 0,01; 0,02; 0,05 мкФ(поз1,2,3)

      С4= 10нФ

      R2    = 10кОм,

      С3 = 0,015 мкФ

       R1 = 1…11кОм

      Rсм = 1…11 кОм

       Rн=10кОм.

5. Снять значения частоты при различных значениях   С2 и L, занести их в таблицу 1.

Таблица 1

R1, Rсм = min			R1, Rсм = max
C=	L=	f=	C=	L=	f=

 

6. Рассчитать теоритически значения при трех различных положениях C2 и L, с помощью R1 и Rсм добиться совпадения теории с практикой (указать положение R1 и Rсм в процентах).

7. Определить влияние напряжения смещения на базе транзистора на режим возбуждения схемы. Для этого Uпит – min, перевести R1 и Rсм в положение соответствующему (10%, 50%, 100%), L – в положение 1, С2 – в положение 2. Изменяя положение рукоятки Uпит определить режим возбуждения.

8. Определить диапазон напряжения питания каскада,в котором происходит возбуждение генератора (Umin, Umax). Для этого вращать ручку «+Uпит» и проводить замеры напряжения питания в «КТ2»

 Снять зависимость частоты АГ от напряжения питания. Данные опытов занести в таблицу 1. По данным таблицы построить график f = ƒ(Uпит).  

 

Таблица 1

№опыта	1	2	3	4	….	n
f,кГц
Uпит	Umin=					Umax=

9. Установить среднее значение частоты автогенератора и проверить влияние температуры нагрева транзистора на частоту и форму сигнала. Для этого включить мультиметр в режим измерения температуры, вставить датчик в гнездо t*С.

 Медленно вращая ручку «НАГРЕВ» наблюдать работу генератора при разных значениях температуры. Данные занести в таблицу с шагом температуры 10*. Максимальное значение температуры 70*. Данные занести   в таблицу2. Максимальное значение температуры 70…75°С. Построить график зависимости частоты АГ от температуры  f = ƒ(T°С).   Сделать выводы.

 

Таблица 2

№опыта	1	2	3	4	5	6
f,кГц
T°С град	Т среды	30	40	50	60	70

 

10. Исследовать влияния величины коэффициента обратной связи на угол отсечки и режим прерывистой генерации. Для этого L – в положение 1, С2 – в положение 3, R1 и Rсм в положение соответствующему 10%. Крутить ручку питания до появления возбуждения на КТ3 (требуется корректировать R1 и Rсм в пределах ±5%). Напряжение питания снимать с КТ2. Добиться режима прерывистой генерации.

 

Задание 2

1.Исследовать схему емкостной трехточки по схеме с общим эммитером (схема КЛАППА)

2. Провести исследования как в задании 1.

3. 10-й пункт: выставить рукояткой питания Uвх=max, R1=50%, L – в положение 1, С2 – в положение 3, вращая Rсм добиться режима прерывистой генерации.