Краткие теоретические сведения

Исследование RC генератора

Лабораторная работа №10

Сделать краткие выводы по работе

Контрольные вопросы

4.1 Что представляет собой операционный усилитель и как он работает?

4.2 Из каких основных каскадов состоит микросхема ОУ?

4.3 Перечислите основные параметры ИМС ОУ и поясните их значение.

4.4 Начертите схемы инвертирующего и неинвертирующего усилительных каскадов с ОУ и поясните принцип их работы.

Цель работы: Изучение принципа действия двухкаскадного RC – генератора. Определение условий его самовозбуждения и получения минимальных нелинейных искажений выходного сигнала.

RC – генераторы применяют главным образом для радиотехнических измерений в диапазонах звуковых и ультразвуковых частот. На этих частотах они по сравнению с LC – генераторами обладают существенными преимуществами, поскольку на звуковых частотах элементы колебательного контура получаются громоздкими (прежде всего катушка индуктивности) и нестабильными, что определяет низкую стабильность частоты генерируемого сигнала. Кроме того, в LC – генераторах затруднена, а в некоторых случаях невозможна перестройка частоты выходного сигнала. RC – генератор состоит из усилителя звуковой частоты с коэффициентом усиления К и фазовым сдвигом φ_ус, и связывающей выход усилителя с его входом цепи положительной обратной связи с коэффициентом передачи β и фазовым сдвигом φ_ос.

Схема усилителя, как и схема β – цепи, может быть любой, но неизменным остается общее требование, выполнение которого позволяет получить синусоидальный выходной сигнал: генерация должна возникать и поддерживаться на одной - единственной частоте, для которой выполняются условия самовозбуждения Кβ=1 (условие баланса амплитуд) и φ_ус + φ_ос=2π (условие баланса фаз).

Особенно широко распространены RC – генераторы с мостом Вина.

В схеме, показанной на рисунке 1 RC – ветвь моста Вина, по которой на вход усилителя (базу транзистора VT1) поступает сигнал ПОС, состоит из конденсатора С₁ и С₂ и резисторов R₁, R₂, R₃ и R₄. Параллельно резистору R₄ по переменному току включен резистор R₅, а нижнему плечу RC – ветви моста Вина – входное сопротивление R_вх.тр транзистора VT1.

Двухкаскадный усилитель выполнен на транзисторах VT1 и VT2, включенных по схеме ОЭ. Следовательно, полный фазовый сдвиг от базы транзистора VT1 до коллектора транзистора VT2 составляет 360⁰. Мост Вина на частоте f_к не дает фазового сдвига, поэтому сигнал U_А является сигналом ПОС, а сигнал U_Б – сигналом ООС.

В каскад на резисторе VT2 введена дополнительная внутрикаскадная ООС, сигнал которой образуется на резисторе R₁₂. Резистор R₁₃служит нагрузкой генератора. Конденсаторы С₃ и С₄ разделительные. Постоянное режимное напряжение поступает на базу транзистора VT1 с резистора R₄ через резистор R₃. Так ослабляют влияние базового делителя на RC – ветвь моста Вина.
Минимальные нелинейные искажения выходного сигнала получают при одинаковых номиналах резисторов и конденсаторов RC – ветви моста Вина. В этом случае генератор возбуждается на частоте:

Обычно частота RC – генераторов плавно перестраивается в пределах заданного диапазона, для чего используют сдвоенные переменные резисторы R₂ и R₃ или сдвоенный блок конденсаторов переменной емкостиС₁ и С₂, но в этом случае транзистор VT1 должен быть обязательно полевым.

Достижимый коэффициент нелинейных искажений в рассмотренном RC – генераторе при тщательной его регулировке равен 1 – 2 %.

Нередко в качестве резистора R₈ используют термистор – прибор, сопротивление которого определяется проходящим током и следовательно, рассеиваемой мощностью. При увеличении амплитуды выходного сигнала генератора ток через резистор R₈ увеличивается, а сопротивление уменьшается, что увеличивает глубину ООС и снижает усиление, так как коэффициент передачи цепи ООС

Таким образом, нелинейная ООС способствует стабилизации амплитуды выходного сигнала и одновременно уменьшает коэффициент нелинейных искажений. Нелинейная ООС способствует стабилизации амплитуды выходного сигнала и одновременно уменьшает коэффициент нелинейных искажений.

Дата добавления: 2017-02-01