Sprawozdanie z przeprowadzonego ćwiczenia nr 9 -

Badanie generatora drgań harmonicznych

I. Cel ćwiczenia

Poznanie własności układów generacyjnych oraz praktyczne zastosowanie wyników nieliniowej teorii generatorów drgań harmonicznych

II. Wstęp

Generatory to układy elektroniczne, które przetwarzają energię źródła przebiegu stałego na energię przebiegu zmiennego wyjściowego (impulsowego lub okresowego). Wytwarzają przebiegi elektryczne o określonym kształcie. W zależności od kształtu wytarzanego przebiegu, wyróżniamy następujące generatory:

- impulsowe

- sinusoidalne

- przebiegu prostokątnego

- przebiegu liniowego (trójkątnego, piłokształtnego)

Szczególnymi rodzajami generatorów są następujące generatory:

- wyzwalane - generatory, w których pojawienie się na wyjściu impulsu zadanego kształtu lub ciągu impulsów jest uwarunkowane wcześniejszą obecnością na wejściu impulsu wyzwalającego

- synchronizowane - wytwarzają one przebieg o zadanym kształcie bez względu na to co jest na wejściu tzn. czy są impulsy pobudzające czy też nie. Impulsy te służą do ustawienia fazy generowanego sygnału.

- Sterowane - generatory, w których częstotliwość jest zależna od wartości napięcia lub prądu sygnału wejściowego.

III. Przebieg ćwiczenia

III.1 Badanie wpływu punktu pracy tranzystora i wartości dodatniego sprzężenia zwrotnego na pracę generatora

a) Badanie wpływu punktu pracy tranzystora na amplitudę drgań generatora

Skrajne położenie R1	UR5 [V]	UDS [V]	ID [A]	UWY [V]
max w prawo	9,2	-	-	-
max w lewo	4	-	-	-

b) Obserwacja wpływu punktu pracy tranzystora na amplitudę drgań generatora

UR5 [V]	UWY [V]
6,6	24
6	25
5,4	23,5
5	19
4,6	12
4,2	3
4	0

c) Badanie wpływu wzmocnienia w pętli sprzężenia zwrotnego na pracę generatora

położenie R9	UR5 [V]	UWY [V]	f [kHz]
1	6,6	24	106,666
2	6,6	15	107,529
3	6,6	10	107,922

d) Badanie wpływu wzmocnienia w pętli sprzężenia zwrotnego na stałość częstotliwości generatora

sprzężenie	f10V [kHz]- I pomiar	f10V [kHz]- II pomiar	f10V [kHz]- wartość średnia	f9V [kHz]	Δf/f [%]
minimalne	107,707	107,726	107,717	107,211	0,470
maksymalne	106,567	106,587	106,577	106,498	0,074

III.2 Badanie stałości częstotliwości generatora

Tej części ćwiczenia nie wykonaliśmy z powodu awarii układu generatora z diodą tunelową

III.3 Generator z dzieloną pojemnością (Colpitts'a)

Generator Colpittsa zbudowany jest z jednostopniowego wzmacniacza pracującego w konfiguracji wspólnego emitera z pętlą sprzężenia zwrotnego zawierającą obwód rezonansowy, w którym pojemność jest podzielona na dwie części (stąd nazwa - generator z dzieloną pojemnością).

a) Badanie generatora z silnym sprzężeniem

Zwarte zaciski 1-2

f10V [kHz]	f9V [kHz]	Δf/f [%]
274	242	11,68
267	245	8,24
260	236	9,23
256	240	6,25
250	248	0,80
248	257	3,63
242	229	5,37

b) Badanie generatora ze słabym sprzężeniem

Zwarte zaciski 1-3

f10V [kHz]	f9V [kHz]	Δf/f [%]
209	158	24,40
208	167	19,71
207	159	23,19
206	165	19,90
205	151	26,34
201	163	18,91
198	168	15,15
197	176	10,66

c) Badanie generatora z rezonatorem kwarcowym

Generator kwarcowy jest to generator, w którym do określenia i stabilizacji częstotliwości generowanego sygnału zastosowano rezonator kwarcowy. Może on być włączony w układzie jako równoległy lub szeregowy obwód rezonansowy.

W układach generatorów rezonator kwarcowy może być włączony w pętlę sprzężenia zwrotnego wzmacniacza. W przedziale częstotliwości między rezonansem szeregowym a równoległym reaktancja rezonatora ma charakter indukcyjny, a więc może on być zastosowany jako element indukcyjny w typowym układzie generatora Colpitts'a. Dzięki dużej dobroci rezonatora, a więc bardzo stromej jego charakterystyce fazowej wokół częstotliwości rezonansu równoległego uzyskuje się dużą stabilność częstotliwości generowanego przebiegu.

Zwarte zaciski 1-2

f10V [kHz]	f9V [kHz]	Δf/f [%]
5,2	3,7	28,85
5,1	4,7	7,84
5,0	4,2	16,00
4,8	4,4	8,33
4,7	4,5	4,26
4,6	3,8	17,39
4,5	4,0	11,11

III.4 Generator ze sprzężeniem transformatorowym (Meissnera)

W generatorze Meissnera sprzężenie zwrotne realizowane jest za pomocą transformatora, zapewniającego przesunięcie fazy równe 180 (_ = 180) dzięki odpowiedniemu połączeniu uzwojeń. Uzwojenie wtórne o indukcyjności L wraz z kondensatorem C tworzy obwód rezonansowy. Parametry tego obwodu określają częstotliwość drgań.

Część zmiennego napięcia wyjściowego, występującego w kolektorze (drenie) tranzystora, oddziałuje za pośrednictwem transformatora na bazę (bramkę) tego tranzystora. Ponieważ przy częstotliwości rezonansowej napięcie na kolektorze (drenie) jest przesunięte względem napięcia na bazie (bramce) o wartość  to warunek fazy wymaga, żeby transformator wprowadzał dalsze przesunięcie fazy o . Przekładnię transformatora dobiera się tak, aby był spełniony warunek amplitudy.

a) Badanie wpływu pojemności obwodu rezonansowego na stałość częstotliwości generatora

Zwarte zaciski A-B

f10V [kHz]	f9V [kHz]	Δf/f [%]
958	708	26,10
957	778	18,70
951	750	21,14
950	725	23,68
946	796	15,86
924	740	19,91
923	814	11,81

Wartość średnia f10V [kHz]	Wartość średnia f9V [kHz]	Δf/f [%] z wartości średnich
944,14	758,71	19,64

IV. Wnioski

Zamieszczone charakterystyki przedstawiają przykładowe przebiegi napięć wejściowych i wyjściowych zarejestrowane podczas badań poszczególnych generatorów.

---