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

6 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

76091. РАО «ЕЭС России» и его роль в экономике 255 KB
  Целью данной курсовой работы является анализ РАО «ЕЭС России» и его роль и место в экономике России. Для достижения поставленной цели необходимо решить задачи: рассмотреть электроэнергетику и рынок; проблемы информационного обеспечения диспетчерского управления в условиях функционирования ФОРЭМ...
76094. Оценка влияния температурного режима на предельно допустимую высоту и максимально допустимую скорость полёта по маршруту Москва - Югорск 440.73 KB
  В данной курсовой работе требуется оценить значимость многолетнего режима температуры на высотах над участками воздушной трассы указанной в индивидуальном задании на курсовую работу для обеспечения безопасности и повышения экономичности полетов рассчитать возможные пределы...
76096. Устройство надстроек при реконструкции здания. Конструкции надстраиваемых этажей и мансард 35.5 KB
  Этаж мансардный (мансарда) - этаж в чердачном пространстве, фасад которого полностью или частично образован поверхностью (поверхностями) наклонной или ломаной крыши, при этом линия пересечения плоскости крыши и фасада должна быть на высоте не более 1,5 м от уровня пола мансардного этажа.