ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.04.2024
Просмотров: 7
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
и полного сопротивления колебательного контура Z на частоте гармонического колебания:
. (9)
При больших амплитудах
напряжения на входе транзистора (рис.8, б) ток коллектора перестает быть гармоническим и определение дифференциальной крутизны из (8) теряет смысл. Обычно вместо дифференциальной крутизны используют понятие средней крутизны, или крутизны по первой гармонике, т. е. отношение амплитуды первой гармоники коллекторного тока к амплитуде входного напряжения. Обозначим амплитуду первой гармоники 
. Тогда вместо (8) будем иметь
. (10)
Если колебательный контур построен таким образом, что его резонансная частота
совпадает с частотой первой гармоники тока коллектора, то полное сопротивление контура на этой частоте будет максимальным и равным R = 1/G, а на частотах, отличных от резонансной, оно будет уменьшаться. При больших добротностях Q колебательного контура его полное сопротивление станет настолько малым для всех высших гармоник тока, начиная со второй, что эти гармоники не создадут практически никакого напряжения на контуре. Амплитуда напряжения на контуре будет определяться только амплитудой первой гармоники тока:
.
Коэффициент передачи усилительного каскада в этом случае определится как
. (11)
Данное выражение справедливо только для резонансной частоты
. На других частотах при достаточно высокой добротности контура коэффициент усиления усилителя резко уменьшается. Следовательно, самовозбуждение генератора может произойти только на частоте резонанса колебательного контура, т. е. частота генерации 
.
Цепь обратной связи в генераторе на рис. 2, ослабляющая сигнал, подводимый к усилителю, представляет собой трансформатор с первичной обмоткой, имеющей индуктивность L, вторичной обмоткой с индуктивностью
и взаимной индуктивностью М.
Из теории трансформатора известно, что напряжение, наводимое первичной обмоткой во вторичной, зависит от взаимной индуктивности М:
.
В свою очередь, напряжение на первичной обмотке (т. е. на контуре) зависит от ее индуктивности L:
.
Следовательно, напряжение на вторичной обмотке можно выразить через напряжение на колебательном контуре:
. (12)
Наличие связи (12) между мгновенными значениями напряжения позволяет сразу же установить связь между амплитудами этих напряжений:
.
Коэффициент передачи цепи обратной связи, как это следует из рис. 7, б, равен
. (13)
Он не зависит от частоты и поэтому одинаков на всех частотах.
Условие самовозбуждения генератора (5), или (6) примет в данном случае вид:
или 
. (14)
В реальных схемах генераторов выполнение условия (14) обеспечивают изменением взаимной индуктивности М. Поэтому данное условие записывают обычно в виде
.
Величина
(15)
называется критическим коэффициентом взаимной индукции. Колебания в генераторе могут возникнуть только при обратной связи с
.
Второе условие возникновения колебаний (7) означает, что в схеме генератора должен выполняться баланс фаз. Известно, что однокаскадный усилитель (усилитель на одном транзисторе) «переворачивает» сигнал, т. е. вносит сдвиг фаз 180°. Чтобы сдвиг фаз в цепи обратной связи дополнял сдвиг фаз в усилителе до 360°, т. е. равнялся также 180°, необходимо переполюсовать вторичную обмотку трансформатора таким образом, чтобы напряжение на ней было перевернуто относительно напряжения на первичной обмотке.
Порядок выполнения работы:
1. Собрать схему автогенератора, изображенную на рисунке 9.
Рисунок 9 – Схема для исследования автогенератора, собранного по схеме емкостной трехточки
2. Установить значения параметров элементов в соответствии со схемой.
3. Включить схему.
4. Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки.
5. Остановить процесс.
6. Нажать на осциллографе кнопку Expand.
7. На экране можно просмотреть запись осциллограммы, начиная от момента включения схемы (рисунок 10).
Рисунок 10 – Наблюдение самовозбуждения генератора
8. Произвести расчет схемы для заданной частоты (рассчитывается по формуле f = [Ваш номер по журналу] × 1000 Гц).
9. Подставить в схему полученные значения.
10. Повторить пункты 3 – 6.
11. Установить маркеры 1 и 2 (синий и красный) так, как показано на рисунке 12, добиваясь, чтобы разность VA2-VA1 была как можно ближе к нулю.
12. Определив период колебаний из строки Т2-Т1, рассчитать частоту генерации и сравнить результат с расчетным.
13. Собрать схему автогенератора, изображенную на рисунке 11.
Рисунок 11 – Схема для исследования автогенератора на ОУ с мостом Вина
14. Установить значения параметров элементов в соответствии со схемой.
15. Включить схему.
16. Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки.
17. Настроить генератор
, изменяя сопротивление переменного резистора с помощью клавиш [R] (уменьшение сопротивления) и комбинации [Shift]+[R] (увеличение сопротивления).
18. Остановить процесс.
19. Нажать на осциллографе кнопку Expand.
Рисунок 12 – Осциллограммы напряжения на конденсаторе и выходного сигнала
20. Установить визирные линии 1 и 2 (синяя и красная) так, как показано на рисунке 12, добиваясь, чтобы разность VA2-VA1 была как можно ближе к нулю.
21. Определив период колебаний из строки Т2-Т1, рассчитать частоту генерации.
22. Рассчитать частоту генерации, используя параметры элементов схемы. Сравнить результаты с полученными опытным путем.
23. Сделать вывод.
Вопросы для самоподготовки
1. Что такое генератор гармонических колебаний? Каково его назначение.
2. Нарисуйте структурную схему автогенератора. Поясните назначение элементов схемы.
3. Назовите условия самовозбуждения генератора. Расскажите подробно о каждом из них.
4. Поясните понятия «мягкий» и «жесткий» режимы самовозбуждения.
5. Как получить на выходе синусоидальный сигнал определенной частоты?
6. Назовите причины, вызывающие нарушение стабильности частоты автогенератора.
7. Что такое кварцевый резонатор?
8. Нарисуйте схему и поясните работу LC-автогенератора с индуктивной связью.
9. Нарисуйте схему и поясните работу трехточечных схем автогенератора. По каким формулам определяется частота генерации?
10. В каких случаях применяются RC-генераторы?
11. Нарисуйте и поясните работу RC-генератора с мостом Вина.
12. Нарисуйте и поясните работу RC-генератора с двойным Т-образным мостом.
. (9)При больших амплитудах
напряжения на входе транзистора (рис.8, б) ток коллектора перестает быть гармоническим и определение дифференциальной крутизны из (8) теряет смысл. Обычно вместо дифференциальной крутизны используют понятие средней крутизны, или крутизны по первой гармонике, т. е. отношение амплитуды первой гармоники коллекторного тока к амплитуде входного напряжения. Обозначим амплитуду первой гармоники . Тогда вместо (8) будем иметь . (10)Если колебательный контур построен таким образом, что его резонансная частота
совпадает с частотой первой гармоники тока коллектора, то полное сопротивление контура на этой частоте будет максимальным и равным R = 1/G, а на частотах, отличных от резонансной, оно будет уменьшаться. При больших добротностях Q колебательного контура его полное сопротивление станет настолько малым для всех высших гармоник тока, начиная со второй, что эти гармоники не создадут практически никакого напряжения на контуре. Амплитуда напряжения на контуре будет определяться только амплитудой первой гармоники тока:
.Коэффициент передачи усилительного каскада в этом случае определится как
. (11)Данное выражение справедливо только для резонансной частоты
. На других частотах при достаточно высокой добротности контура коэффициент усиления усилителя резко уменьшается. Следовательно, самовозбуждение генератора может произойти только на частоте резонанса колебательного контура, т. е. частота генерации
.
Цепь обратной связи в генераторе на рис. 2, ослабляющая сигнал, подводимый к усилителю, представляет собой трансформатор с первичной обмоткой, имеющей индуктивность L, вторичной обмоткой с индуктивностью
и взаимной индуктивностью М.Из теории трансформатора известно, что напряжение, наводимое первичной обмоткой во вторичной, зависит от взаимной индуктивности М:
.В свою очередь, напряжение на первичной обмотке (т. е. на контуре) зависит от ее индуктивности L:
.Следовательно, напряжение на вторичной обмотке можно выразить через напряжение на колебательном контуре:
. (12)Наличие связи (12) между мгновенными значениями напряжения позволяет сразу же установить связь между амплитудами этих напряжений:
.Коэффициент передачи цепи обратной связи, как это следует из рис. 7, б, равен
. (13)Он не зависит от частоты и поэтому одинаков на всех частотах.
Условие самовозбуждения генератора (5), или (6) примет в данном случае вид:
или . (14)В реальных схемах генераторов выполнение условия (14) обеспечивают изменением взаимной индуктивности М. Поэтому данное условие записывают обычно в виде
.Величина
(15)называется критическим коэффициентом взаимной индукции. Колебания в генераторе могут возникнуть только при обратной связи с
.Второе условие возникновения колебаний (7) означает, что в схеме генератора должен выполняться баланс фаз. Известно, что однокаскадный усилитель (усилитель на одном транзисторе) «переворачивает» сигнал, т. е. вносит сдвиг фаз 180°. Чтобы сдвиг фаз в цепи обратной связи дополнял сдвиг фаз в усилителе до 360°, т. е. равнялся также 180°, необходимо переполюсовать вторичную обмотку трансформатора таким образом, чтобы напряжение на ней было перевернуто относительно напряжения на первичной обмотке.
Порядок выполнения работы:
1. Собрать схему автогенератора, изображенную на рисунке 9.
Рисунок 9 – Схема для исследования автогенератора, собранного по схеме емкостной трехточки
2. Установить значения параметров элементов в соответствии со схемой.
3. Включить схему.
4. Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки.
5. Остановить процесс.
6. Нажать на осциллографе кнопку Expand.
7. На экране можно просмотреть запись осциллограммы, начиная от момента включения схемы (рисунок 10).
Рисунок 10 – Наблюдение самовозбуждения генератора
8. Произвести расчет схемы для заданной частоты (рассчитывается по формуле f = [Ваш номер по журналу] × 1000 Гц).
9. Подставить в схему полученные значения.
10. Повторить пункты 3 – 6.
11. Установить маркеры 1 и 2 (синий и красный) так, как показано на рисунке 12, добиваясь, чтобы разность VA2-VA1 была как можно ближе к нулю.
12. Определив период колебаний из строки Т2-Т1, рассчитать частоту генерации и сравнить результат с расчетным.
13. Собрать схему автогенератора, изображенную на рисунке 11.
Рисунок 11 – Схема для исследования автогенератора на ОУ с мостом Вина
14. Установить значения параметров элементов в соответствии со схемой.
15. Включить схему.
16. Развернуть и настроить осциллограф, изменяя чувствительность и длительность развертки.
17. Настроить генератор
, изменяя сопротивление переменного резистора с помощью клавиш [R] (уменьшение сопротивления) и комбинации [Shift]+[R] (увеличение сопротивления).
18. Остановить процесс.
19. Нажать на осциллографе кнопку Expand.
Рисунок 12 – Осциллограммы напряжения на конденсаторе и выходного сигнала
20. Установить визирные линии 1 и 2 (синяя и красная) так, как показано на рисунке 12, добиваясь, чтобы разность VA2-VA1 была как можно ближе к нулю.
21. Определив период колебаний из строки Т2-Т1, рассчитать частоту генерации.
22. Рассчитать частоту генерации, используя параметры элементов схемы. Сравнить результаты с полученными опытным путем.
23. Сделать вывод.
Вопросы для самоподготовки
1. Что такое генератор гармонических колебаний? Каково его назначение.
2. Нарисуйте структурную схему автогенератора. Поясните назначение элементов схемы.
3. Назовите условия самовозбуждения генератора. Расскажите подробно о каждом из них.
4. Поясните понятия «мягкий» и «жесткий» режимы самовозбуждения.
5. Как получить на выходе синусоидальный сигнал определенной частоты?
6. Назовите причины, вызывающие нарушение стабильности частоты автогенератора.
7. Что такое кварцевый резонатор?
8. Нарисуйте схему и поясните работу LC-автогенератора с индуктивной связью.
9. Нарисуйте схему и поясните работу трехточечных схем автогенератора. По каким формулам определяется частота генерации?
10. В каких случаях применяются RC-генераторы?
11. Нарисуйте и поясните работу RC-генератора с мостом Вина.
12. Нарисуйте и поясните работу RC-генератора с двойным Т-образным мостом.
