41988

ДОСЛІДЖЕННЯ СХЕМ ГЕНЕРАТОРІВ ГАРМОНІЙНИХ КОЛИВАНЬ І ПИЛКОПОДІБНОЇ НАПРУГИ

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

На рис.14.2 показано схема генератора синусоїдальних коливань на БТ з цепочкой R-параллель. Цепочка R-параллель являє собою коло R – C (три звена), обеспечивающая фазовый сдвиг 180о на рабочей частоте (цепь позитивного зворотного зв'язку). Резистори R1 и R2 создают необходимое смещение. Частота генерації примерно равна

Украинкский

2013-10-26

207.5 KB

7 чел.

Лабораторная работа № 14

ДОСЛІДЖЕННЯ СХЕМ ГЕНЕРАТОРІВ ГАРМОНІЙНИХ КОЛИВАНЬ І ПИЛКОПОДІБНОЇ НАПРУГИ

Цель работы: Вивчення принципів роботи генераторів гармонійних коливань і пилкоподібної напруги на ОП

Краткие теоретические сведения

Генератор синусоїдальних коливань на ОП.

   На рис.14.1 показано схема генератора синусоїдальних коливань на ОП з мостом Віна. Міст Віна являє собою коло R1 -C1-R2-C2, що увімкнений в ланцюг позитивного зворотного зв'язку (ЗЗ) ОП. У ланцюг негативного ЗЗ включені резистори R3, R4. Частота генерації

.

   Автоколивання виникають за умови, що коефіцієнт підсилення підсилювача на ОП ku =1+R3/R4≥3 (умова балансу амплітуд), тобто R3/R4≥2. 

Рис. 14.1. Генератор сину-соїдальних коливань на ОП з мостом Віна

На рис.14.1 показано схема генератора синусоїдальних коливань на ОП з мостом Віна. Міст Віна являє собою коло R1 -C1-R2-C2, що увімкнений в ланцюг позитивного зворотного зв'язку (ЗЗ) ОП. У ланцюг негативного ЗЗ включені резистори R3, R4. Частота генерації

.

   Автоколивання виникають за умови, що коефіцієнт підсилення підсилювача на ОП ku =1+R3/R4≥3 (умова балансу амплітуд), тобто R3/R4≥2. 

Генератор синусоїдальних коливань на БТ.

На рис.14.2 показано схема генератора синусоїдальних коливань на БТ з цепочкой R-параллель. Цепочка  R-параллель являє собою коло R – C (три звена), обеспечивающая фазовый сдвиг 180о на рабочей частоте (цепь позитивного зворотного зв'язку). Резистори R1 и R2 создают необходимое смещение. Частота генерації примерно равна

.

   Рис. 14.2. Генератор синусоїдальних коливань на БТ с трехзвенной цепочкой R-параллель

Генератор пилкоподібної напруги (ГПН) на ОП.

Для одержання пилкоподібної напруги (напруги, що змінюється за лінійним законом) необхідно забезпечити в плині робочого ходу (інтервал t1 - t2  рис. 14.2) заряд конденсатора постійним струмом. Найпростішою схемою генератора пилкоподібної напруги на ОП є інтегратор. Інтегруючий конденсатор С включений у ланцюг негативного ЗЗ. При великій постійній інтегрування τ=RC >> τИ на інтервалі t1 - t2  напруга Uвих буде близько до напруги яка змінюється за лінійним законом.

                            

Рис. 14.2. Генератор пилкоподібної напруги

Генераторы падающего (нарастающего) пилообразного напряжения на ОУ

    Такие ГПН строят по принципу генераторов с ОС, интегрирующих постоянное напряжение источника питания, которое для них является входным. На рис.14.3 показана схема ГПН с интегрирующей RC-цепочкой, включенной в цепь ООС ОУ.

Рис.14.3.Генератор падающего пилообразного напряжения

При     UИНВ ≈ 0 , UНЕИНВ > UИНВ и  UВЫХ = Е . Конденсатор С заряжен до напряжения +Е.

При подаче положительного импульса на вход (рис.14.3) VD1 закрывается и UИНВ повышается до уровня, обеспечивающего переход ОУ в активный режим. UВЫХ скачком уменьшается на небольшую величину. Конденсатор С начинает разряжаться через R. UИНВ возрастает, а значит, UВЫХ падает, т.е. С перезаряжается до - Е. После окончания входного импульса     UИНВ ≈ 0,  UВЫХ → +Е  и  С перезаряжается через диод VD до +Е.

На рис.14.8 представлена схема генератора нарастающего пилообразного напряжения.

ГПН в автоколебательном режиме

Схема ГПН и диаграммы его работы в автоколебательном режиме приведена на рис.14.4. Схема состоит из компаратора на DA1 и интегратора на DA2, а также цепи обратной связи (R3 и R4).

Рис.14.4.Схема автоколебательного ГПН и временные диаграммы напряжений

Напряжение ОС в схеме

.

   Рассматриваем с момента t=0. Пусть UOC<0 и тогда UI=-EП, а UOC определяется сопротивлениями  R3 и R4. При этом UI подается на VD2 и емкость С заряжается (выходное напряжение возрастает). Когда  UOC=0, компаратор опрокидывается (UI=+EП),  открывается VD1, на выходе появляется отрицательное напряжение и конденсатор С перезаряжается до -ЕП. Далее процесс повторяется.

Порядок проведения экспериментов

Результаты всех измерений и осциллограммы занести в соответствующий раздел «Результаты экспериментов».

Эксперимент 1. Дослідження генератора синусоїдальних коливань з мостом Віна

а) Соберите схему генератора, изображенную на рис.14.5.

б) Измерьте частоту генерации схемы (переключатель SA1 служит для запуска процесса генерации схемы).

в) Рассчитайте частоту генерации схемы.

г) Получите частоту генерации схемы 10 кГц, подобрав значения R и С моста Вина. Найдите по формуле значения емкости и сопротивления моста Вина для частоты 10кГц. Сравните расчетные значения величин емкости и сопротивления с полученным в схеме путем подбора. Найдите погрешность определения  R и  C (в %).

Рис.14.5.Схема исследования генератора синусоїдальних коливань з мостом Віна

Эксперимент 2.  Дослідження генератора пилкоподібної напруги на интеграторе

а) Соберите схему, изображенную на рис.14.6.

б) Уключити схему і замалювати епюри напруг у вузлах 1, 2 і 3.

в) Вимірити період проходження імпульсів.

Рис. 14.6. Генератор пилкоподібної напруги на ОП

Эксперимент 3.  Дослідження генератора падающей пилкоподібної напруги

а) Соберите схему, изображенную на рис.14.7.

б) Уключити схему і замалювати епюри напруг у вузлах 1, 2, 3, 4.

в) Вимірити період проходження імпульсів.

Рис.14.7.Генератор  падающего пилообразного напряжения

Эксперимент 4. Дослідження генератора нарастающего пилкоподібної напруги

а) Соберите схему, изображенную на рис.14.8.

б) Уключити схему і замалювати епюри напруг у вузлах 1, 2, 3 і 4.

в) Вимірити період проходження імпульсів.

Рис.14.8.Генератор нарастающего пилообразного напряжения

Рис.14.9. Автоколебательный генератор пилообразного напряжения

Эксперимент 5.  Дослідження автоколебательного генератора пилкоподібної напруги

а) Соберите схему, изображенную на рис.14.9.

б) Уключити схему і замалювати епюри напруг у вузлах 1, 2, 3 і 4.

в) Вимірити період проходження імпульсів.

    Измените значения сопротивлений, положив R2=90 кОм, R3=8 кОм.

г) Уключити схему і замалювати епюри напруг у вузлах 1, 2, 3 і 4.

д) Вимірити період проходження імпульсів.

Результаты экспериментов

Эксперимент 1. Дослідження генератора синусоїдальних коливань з мостом Віна

а) Схема экспериментальных исследований.

б) Частота генерации схемы   f=

в) Расчетная частота генерации схемы   fРАСЧ =

г) Для частоты генерации 10кГц

Подобранные значения   R=                          C=

Расчитанные значения     R Р=                        CР =

Погрешность определения  R и  C (в %)

γR=                                        γC=                               

Эксперимент 2. Дослідження генератора  пилкоподібної напруги на интеграторе

а) Схема экспериментальных исследований.

б) Осциллограммы напряжений в точках 1, 2, 3 (рис.14.6).

в) Період проходження імпульсів.

Эксперимент 3. Дослідження генератора  падающего пилкоподібної напруги

а) Схема экспериментальных исследований.

б) Осциллограммы напряжений в точках 1, 2, 3, 4 (рис.14.7).

в) Період проходження імпульсів.

Эксперимент 4. Дослідження генератора нарастающего пилкоподібної напруги

а) Схема экспериментальных исследований.

б) Осциллограммы напряжений в точках 1, 2, 3, 4 (рис.14.8).

в) Період проходження імпульсів.

Эксперимент 5. Дослідження автоколебательного генератора  пилкоподібної напруги

а) Схема экспериментальных исследований.

б) Осциллограммы напряжений в точках 1, 2, 3, 4 (рис.14.9).

в) Період проходження імпульсів.

    Значения сопротивлений R2=90 кОм, R3=8 кОм.

г) Епюри напруг у вузлах 1, 2, 3 і 4.

д) Період проходження імпульсів.

    Зробити висновки про вплив значення номіналів резисторів на форму імпульсів, що генеруються ГПН на ОП.

Контрольные вопросы и задания.

1.Приведите АЧХ и ФЧХ моста Вина.

2.Почему в генераторе с мостом Вина КU=3?

3.Почему в генераторе с мостом Вина (рис.14.1) выполняется условие баланса фаз?

4.Где применяются генераторы пилообразного напряжения?

5.Поясните принцип действия автоколебательного генератора пилообразного напряжения.

6.Поясните назначение диода в генераторе  падающего пилообразного напряжения.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25928. Магнитные пускатели. Назначение пускателей. Схема включения. Выбор пускателей 24.5 KB
  Магнитные пускатели. Характеристики пускателей Современные магнитные пускатели классифицируются: по назначению нереверсивные реверсивные наличию или отсутствию тепловых реле и кнопок управления степени защиты от воздействия окружающей среды уровням коммутируемых токов рабочему напряжению катушки. Магнитные пускатели применяются для управления электрическими нагрузками в диапазоне мощностей от 75 до 80 кВт. Чаще всего пускатели располагают максимальной защитой от перегрузок недопустимой продолжительности и от токов повышенной...
25929. Виды щелей дугогасительных устройств. Перемещение дуги под воздействием магнитного поля. Гашение дуги с помощью дугогасительной решетки. Виды дугогасительных решеток 33 KB
  Перемещение дуги под воздействием магнитного поля. Гашение дуги с помощью дугогасительной решетки. Дугогасительное устройство узел высоковольтного выключателя предназначенный для гашения электрической дуги которая возникает на контактах выключателя при размыкании цепи. Гашение дуги в Д.
25930. Способы гашения электрической дуги. Область применения 47.5 KB
  Способы гашения электрической дуги. Способы гашения дуги в коммутационных аппаратах до 1 кВ. Удлинение дуги при быстром расхождении контактов: чем длинее дуга тем большее напряжение необходимо для ее существования. Деление длинной дуги на ряд коротких дуг.
25931. Разъединители. Назначение. Конструктивное исполнение. Принцип действия. Условия выбора 31.5 KB
  Разъединители аппараты которые предназначены для включения и отключения участков электрических цепей под напряжением при отсутствии нагрузочного тока. Разъединитель и механизм его привода должны надежно удерживаться во включенном положении при протекании тока К3. Как мы уже говорили они должны надежно работать при номинальном режиме а также при перегрузках и сквозных токах короткого замыкания. При больших токах контакты выполняют из нескольких до восьми параллельных пластин.
25932. Отделители и короткозамыкатели. Назначение. Конструктивное исполнение. Принцип действия. Условия выбора. Совместная работа отделителей и короткозамыкателей 25 KB
  Для замены выключателей на стороне высокого напряжения используются короткозамыкатели и отделители. Отделитель служит для отключения обесточенной цепи высокого напряжения за малое время не более 01 сек. Короткозамыкатели и отделители устанавливаются на стороне высшего напряжения РУ малоответственных потребителей когда в целях экономии площади и стоимости РУ выключатели предусмотрены только на стороне низшего напряжения. Отделители и короткозамыкатели устанавливаются на стороне высшего напряжения в менее ответственных РУ в целях экономии...
25933. Реакторы. Назначение. Конструктивное исполнение. Принцип действия. Условия выбора. Сдвоенные реакторы 26 KB
  Реакторы. Сдвоенные реакторы. Для ограничения ударного тока короткого замыкания применяют токоограничивающие реакторы. По этой причине реакторы выполняют без стальных сердечников несмотря на то что при этом для поддержания такого же значения индуктивности их приходится делать больших размеров и массы.
25934. Измерительные трансформаторы тока и напряжения. Назначение. Конструктивное исполнение. Принцип действия. Условия выбора 26 KB
  Измерительные трансформаторы тока и напряжения. Трансформатор напряжения трансформатор предназначеный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения. Виды трансформаторов напряжения Заземляемый трансформатор напряжения однофазный трансформатор напряжения один конец первичной обмотки которого должен быть наглухо заземлен или трехфазный трансформатор напряжения нейтраль первичной обмотки которого...
25935. Разрядники: назначение, конструкция, принцип действия. Вентильные и трубчатые разрядники. Нелинейные ограничители перенапряжения (ОПН): назначение, конструкция, принцип действия. Условия выбора 52.5 KB
  Нелинейные ограничители перенапряжения ОПН: назначение конструкция принцип действия. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье достаточное для погашения дуги . ОПН Ограничитель перенапряжения нелинейный ОПН это разрядник без искровых промежутков. Активная часть ОПН состоит из последовательного набора варисторов.
25936. Устройство защитного отключения (УЗО). Назначение, схема подключения 53 KB
  Устройство защитного отключения УЗО. Устройство защитного отключения УЗО; более точное название: Устройство защитного отключения управляемое дифференциальным остаточным током сокр. УЗО−Д механический коммутационный аппарат или совокупность элементов которые при достижении превышении дифференциальным током заданного значения при определённых условиях эксплуатации должны вызвать размыкание контактов. Основная задача УЗО защита человека от поражения электрическим током и от возникновения пожара вызванного утечкой тока через...