Sprawozdanie z ćwiczenia nr 8
Temat ćwiczenia: Badanie generatorów drgań harmonicznych.
Dryl Damian
Koniarczyk Magdalena
Krajewski Łukasz
Kwiatkowski Piotr
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest poznanie własności układów generacyjnych oraz praktyczne zastosowanie wyników nieliniowej teorii generatorów drgań harmonicznych
2. Wiadomości podstawowe
Generator z dodatnim sprzężeniem zwrotnym jest zrealizowany w układzie:
Jak wynika ze schematu blokowego generatora napięcie wyjściowe wzmacniacza jest równe napięciu wejściowemu sprzężenia a napięcie wyjściowe sprzężenia jest równe napięciu wejściowemu wzmacniacza. Jeżeli przyjmiemy, że wzmocnienie wzmacniacza k i tłumienie sprzężenia β jest równe stosunkowi odpowiednich napięć wyrażonych za pomocą ich wartości zespolonych, to napięcie wyjściowe wzmacniacza i napięcie wyjściowe sprzężenia można zapisać w postaci:
uwy = k⋅uwe uwe = β⋅uwy
Ponieważ napięcie wyjściowe nie powinno być równe zeru (generatory o zerowym napięciu wyjściowym są mało przydatne), to wobec tego:
k⋅β = 1
Generator z ujemną rezystancją
Przyjmijmy, że dioda na rys. 2.2. jest diodą tunelową pracującą w punkcie pracy zapewniającym jej ujemną rezystancję dynamiczną . ρ jest współczynnikiem nachylenia jej charakterystyki i ma ujemną wartość.
Przyjmując pewną wartość napięcia wejściowego wzmacniacza w oparciu o jego charakterystykę wyznaczymy jego napięcie wyjściowe. Napięcie to jest jednocześnie napięciem wejściowym czwórnika sprzężenia zwrotnego. Następnie w oparciu o charakterystykę przejściową czwórnika wyznaczymy jego napięcie wyjściowe a tym samym nową wartość napięcia wejściowego wzmacniacza. Jeżeli będziemy powtarzać te czynności to przekonamy się, że napięcie wyjściowe wzmacniacza osiągnie po kilku powtórzeniach wartość odpowiadającą punktowi przecięcia obu charakterystyk i to niezależnie od przyjętej wartości początkowej. Można zatem stwierdzić, że generatory ze sprzężeniem zwrotnym wykazują mechanizm samo-stabilizacji amplitudy drgań.
Jak wynika z analizy graficznej wzmacniacza wartość napięcia wyjściowego, przy której wystąpi zakrzywienie jego charakterystyki przejściowej jest zależna od punktu pracy tranzystora. Jeżeli weźmiemy pod uwagę to, że charakterystyka przejściowa wzmacniacza jest zwykle w zakresie nasycenia bardziej płaska niż to przedstawiono na rys. 2.3 a amplituda drgań generatora jest zależna od punktu przecięcia charakterystyk przejściowych stąd wniosek, że amplitudę drgań generatora należy regulować poprzez ustawienie punktu pracy tranzystora (od tego zależy największa amplituda napięcia wyjściowego bez zniekształceń a tym samym długość liniowego odcinka charakterystyki przejściowej wzmacniacza) nie zaś poprzez zmianę wielkości sprzężenia zwrotnego. W tym ostatnim przypadku przez zwiększenie sprzężenia zwrotnego osiągniemy przede wszystkim wzrost zniekształceń nieliniowych.
Część ćwiczeniowa:
Badanie generatora z ujemną rezystancją
Układ został połączony zgodnie z poniższym schematem:
Badaniu poddana została dioda tunelowa.
Sygnał zakłócający o częstotliwości
Otrzymane przebiegi nie różniły się dla obu napięć.
częstotliwość zakłóceń w sieci 50[Hz] |
||
Wskazanie |
napięcie zasilające |
|
częstościomierza |
10[V] |
9[V] |
[Hz] |
|
|
|
163,88 |
162,632 |
|
163,828 |
162,485 |
|
163,768 |
162,419 |
|
163,742 |
162,415 |
|
163,729 |
162,438 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f10V [kHz] |
f9V [kHz] |
Δf / f10V |
|
363,41 |
552,99 |
-0,52 |
|
434,08 |
533,71 |
-0,23 |
|
442,04 |
533,41 |
-0,21 |
|
385,12 |
554,52 |
-0,44 |
|
431,87 |
535,85 |
-0,24 |
Σ |
411,30 |
542,10 |
-0,33 |
Badanie stałości częstotliwości generatora.
Badanie generatora z silnym sprzężeniem.
Układ połączono wedle schematu:
|
f10V [kHz] |
f9V [kHz] |
Δf / f10V |
|
424,788 |
555,742 |
-0,308 |
|
396,694 |
565,019 |
-0,424 |
|
381,614 |
562,919 |
-0,475 |
|
417,589 |
554,579 |
-0,328 |
|
375,083 |
565,289 |
-0,507 |
Σ |
399,154 |
560,710 |
-0,409 |
Zawarte zaciski 1 - 2
Badanie generatora ze słabym sprzężeniem (zwarte zaciski 1 - 3)
|
f10V [kHz] |
f9V [kHz] |
Δf / f10V |
|
149,207 |
150,028 |
-0,006 |
|
149,344 |
150,277 |
-0,006 |
|
149,186 |
150,218 |
-0,007 |
|
149,055 |
150,220 |
-0,008 |
|
149,047 |
150,329 |
-0,009 |
Σ |
149,168 |
150,214 |
-0,007 |
Badanie generatora z rezonatorem kwarcowym.
Zaciski 1 - 2 zwarte rezonatorem kwarcowym.
Wskazanie |
napięcie zasilające |
||
częstościomierza |
10[V] |
9[V] |
|
[kHz] |
|
|
|
|
554,31 |
554,31 |
|
|
554,31 |
554,31 |
|
|
554,31 |
554,31 |
|
|
554,31 |
554,308 |
|
|
554,31 |
554,307 |
|
|
|
|
|
Prawidłowy wynik - 554,310 [kHz] |
|||
Generator ze sprzężeniem transformatorowym ( zaciski A - B zwarte)
|
f10V [kHz] |
f9V [kHz] |
Δf / f10V |
|
3264,690 |
3264,840 |
0,000 |
|
3264,700 |
3265,240 |
0,000 |
|
3264,700 |
3265,230 |
0,000 |
|
3264,700 |
3264,780 |
0,000 |
|
3264,690 |
3265,490 |
0,000 |
Σ |
3264,696 |
3265,116 |
0,000 |
Generator ze sprzężeniem łańcuchowym RC
Schemat podłączony zgodnie z rysunkiem:
Dla minimalnej amplitudy |
|
Dla maksymalnej amplitudy |
||||||
|
f10V [kHz] |
f9V [kHz] |
Δf / f10V |
|
|
f10V [kHz] |
f9V [kHz] |
Δf / f10V |
|
3,143 |
3,147 |
-0,179 |
|
|
3,707 |
3,602 |
0,028 |
|
3,143 |
3,146 |
-0,179 |
|
|
3,706 |
3,601 |
0,028 |
|
3,143 |
3,147 |
-0,179 |
|
|
3,705 |
3,600 |
0,028 |
|
3,143 |
3,147 |
-0,179 |
|
|
3,705 |
3,599 |
0,029 |
|
3,143 |
3,148 |
-0,179 |
|
|
3,705 |
3,598 |
0,029 |
Σ |
3,143 |
3,706 |
-0,179 |
|
Σ |
3,706 |
3,160 |
0,028 |
Wnioski:
Przebiegi otrzymywane w początkowych punktach ćwiczenia nie były czysto sinusoidalne świadczy to o prymitywnej budowie układu
Przebiegi obserwowane na oscyloskopie są takie same dla 10V i 9V
Zmiana napięcia zasilającego generator ze sprzężeniem transformatorowym zmienia amplitudę sygnału na oscyloskopie. Generator daje ładny przebieg sinusoidalny.
Badania przesunięć fazowych generatora potwierdziły ze punktom:
A odpowiada przesunięcie 0 - przebiegi pokrywają się.
B - przesunięcie 60 - widać wyprzedzenie przebiegu
C - przesunięcie 120 - analogicznie do punku B
D - przesunięcie 180 wykresy SA dokładnie odwrócone w stosunku do siebie.
5
Wyszukiwarka