Теоретическая часть. В отчете должны быть представлены: принципиальная схема стабилизатора; Спецификация на элем

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРОВ СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

В отчете должны быть представлены:

1. Принципиальная схема стабилизатора;
2. Спецификация на элементную базу (см.

Примечание №2);

1. Таблица результатов измерений;
2. График по пункту 4 и его анализ.

1. Объясните принцип работы компенсационного стабилизатора напряжения.

2. Объясните график зависимости Uвых от Uвх.

3. Каким образом можно регулировать выходное напряжение.

4. Что называется коэффициентом стабилизации. Какие параметры элементов схемы влияют на коэффициент стабилизации.

5. Что называется выходной характеристикой.

1. Основы промышленной электроники: под ред. В.Г. Герасимова. М.: Высшая школа, 1986.ХХХ с.

2. Алексенко А.Г.. Микросхемотехника: учебник / Алексенко А.Г., Шагурин И.И. М.: Радио и связь, 1982. 414 с.

3. Королев Г.В. Электронные устройства автоматики: учеб. пособие для вузов / Королев Г.В. М.: Высшая школа, 1991. 255 с.

4. Л. Фолкенберри Применение операционных усилителей и линейных ИС. / Л. Фолкенберри. М. Мир, 1985. 565 с.

Л АБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

Изучить работу генератора синусоидальных импульсов на операционном усилителе.

Электронным генератором гармонических колебаний называется устройство, преобразующее энергию источника постоянного тока в энергию электромагнитных колебаний синусоидальной формы требуемой частоты и мощности. В них часто используются колебательные контуры LC -контуры (обычно параллельные).

Представим себе параллельный L С-контур. Если зарядить емкость такого контура до определенного напряжения, в нем будет запасена соответствующая энергия. Теперь замкнем этот заряженный конденсатор на индуктивность. В результате будет происходить колебательный обмен энергией между конденсатором и катушкой индуктивности. Период этих колебаний можно определить как:

T = 1/ f₀ = 2π . (1)

Поскольку в реальном контуре всегда имеют место потери, эти колебания будут затухать. Для предотвращения затухания нужно периодически подавать в контур дополнительную энергию. Обычно пополнение энергии осуществляется от источника питания с помощью усилительного каскада.

Генераторы синусоидальных колебаний обычно содержат усилительный каскад, охваченный частотно-избирательной положительной обратной связью (ПОС), которая обеспечивает устойчивый режим самовозбуждения на за данной частоте.

Выход

К Рис.1. Структурная

схема генератора

синусоидальных

колебаний

χ

На рис.1 приведена структурная схема генератора синусоидальных колебаний, где коэффициент усиления усилителя (К) и коэффициент передачи ПОС (χ) обозначены в виде комплексных величин, чем учитывается зависимость их от частоты. В дальнейшем будем иметь это в виду, но запись для этих параметров будем производить в обычном виде.

Для работы электронного устройства в режиме автогенерации необходимо выполнение двух условий. Эти условия можно записать в следующем виде:

χ ≥1, (2)

Φ = φ⁰+φ⁰_ос=2 n π, (3)

где Ф – суммарный фазовый сдвиг усилителя, охваченного ПОС;

φ⁰, φ⁰_ос — фазовые сдвиги, вносимые усилителем и цепью обратной связи соответственно;

п — целое число.

Для получения на выходе генератора синусоидального напряжения необходимо, чтобы соотношения (2 и 3)выполнялись лишь на одной частоте – f₀.

Соотношение (2) принято называть балансом амплитуд. Амплитуда сигнала на выходе устройства оказывается в К раз больше, чем на входе. Но она ослабляется в χ раз цепью обратной связи. Для возникновения генерации необходимо, чтобы сигнал, поступающий на вход по цепи обратной связи, был больше начального сигнала на входе устройства, т.е.

К > . Это условие позволяет первоначальным изменениям токов и напряжений (появившимся при подключении устройства к источнику питания) осуществить необходимое нарастание. Условие =1 определяет установившийся режим генерации, в котором сигналы на выходе и входе генератора равны своим установившимся значениям, т.е. коэффициент усиления компенсируется коэффициентом обратной связи.

Соотношение (3) принято называть балансом фаз. Возникший на входе сигнал (при подключении источника питания) после прохождения усилителя и цепи обратной связи должен возвратиться на вход устройства без изменения своей фазы, т.е. суммарный фазовый сдвиг должен быть равен 0, 2π, 4π и т.д. В результате происходит увеличение этого сигнала за счет сложения тока (или напряжения) с возвратившимся по цепи ПОС сигналом. Соотношение (3) обязывает обеспечить в генераторе устойчивую ПОС.

Генераторы синусоидальных колебаний принято различать по типу используемых частотно-избирательных элементов. Так, можно выделить LС-, RС- и кварцевые (акустоэлектронные) генераторы.

Генераторы LС- типа(LС -генераторы)

В LС -генераторах в качестве частотно-избирательных (частотно-задающих) элементов используются катушки индуктивности и конденсаторы. Обычно на основе катушек индуктивности и конденсаторов формируются параллельные или последовательные колебательные контуры, настраиваемые на заданную рабочую частоту f ₀. В LС -генераторах f ₀ обычно превышает значение 40 кГц.

Рис.2. Принципиальная схема Рис. 3. Принципиальная схема

LC -генератора генератора с индуктивной

трехточечной связью

На рис.2 приведена принципиальная схема одного из вариантов LС -генератора. Основа такого устройства — резонансный усилитель, в котором с помощью трансформатора Т создана ПОС. Условия генерации (3) здесь обеспечиваются для резонансной частоты контура f ₀. При подключении источника питания Е_к в цепях усилительного каскада образуются приращения токов и напряжений. В результате в LС -контуре возникают синусоидальные колебания с частотой f ₀, которые поддерживаются с помощью ПОС в устройстве.

Если частота колебаний отклонится от значения f ₀, то сопротивление контура перестанет быть активным и приобретет реактивный (индуктивный или емкостный) характер, что вносит дополнительный фазовый сдвиг, и условие (3) перестает выполняться. Кроме того, отклонение частоты от резонансной приводит к снижению коэффициента усиления по напряжению (К_и), что может нарушить выполнение условия (2). Таким образом, генерация автоколебаний в устройстве осуществляется на частоте f ₀ (или очень близкой к ней).

Усилительный каскад собранный по схеме с ОЭ в рассматриваемом генераторе инвертирует сигнал, т.е. изменяет фазу на 180 электрических градусов, поэтому для выполнения баланса фаз трансформатор Т должен осуществить поворот фазы сигнала еще на 180°. Если обмотки трансформатора имеют одно направление намотки, необходимо вторичную обмотку включить встречно по отношению к первичной. Точки около выводов обмоток Т указывают на синфазность напряжения на них. Обычно первичная обмотка Т, являющаяся индуктивностью контура, состоит из большего числа витков, чем вторичная.

Выполнить LС -генератор можно и без использования трансформаторной связи. В этих случаях цепь обратной связи подключается непосредственно к колебательному контуру, состоящему из нескольких секций индуктивности (или емкости). В генераторах такого типа LС- контурсоединяется с усилительным каскадом в трех местах (тремя точками), поэтому их называют трехточечными. На рис.З приведена принципиальная схема генератора с индуктивной трехточечной связью. Здесь LС -контур образован секционированной индуктивностью L и емкостью С2 параллельно включенного конденсатора. Сигнал ПОС образуется на верхней секции L. Напряжение на выводах L относительно Е_к находится в противофазе. Амплитуда напряжения обратной связи устанавливается положением средней точки в катушке индуктивности.

Дата добавления: 2015-06-04