ĆWICZENIE LABORATORYJNE

TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

1. WPROWADZENIE

Przedmiotem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania podstawowych

typów generatorów sinusoidalnych. W wyniku realizacji poszczególnych ćwiczeń
praktycznych można będzie zbadać wpływ poszczególnych rozwiązań układowych na
parametry sygnału wyjściowego układu generującego.

2. ZAGADNIENIA TEORETYCZNE

W celu przygotowania się do ćwiczenia należy przestudiować zagadnienia z

następujących pozycji literaturowych:
1. Boksa J. - „Układy analogowe” cz. II, WAT 2000, Syg. S-56778, str. 52-56 i 76-88.
2. Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. – „Układy elektroniczne” WAT 1984, S-

45925 str. 158-207.

3. Lurch E. N. – „Podstawy techniki elektronicznej” Wyd. III, PWN 1976, Syg. 39259, str.

548-579.

4. Tietze U., Schenk Ch., - „Układy półprzewodnikowe” Wyd. III, WNT 1996, Syg. 53555,

str. 482-500.

3. PRZYKŁADOWE PYTANIA KONTROLNE
1. Omówić warunki generacji.
2. Wymienić i omówić parametry generatorów sinusoidalnych.
3. Narysować schemat i omówić budowę i zasadę działania generatora:

•

Meissnera;

•

Hartleya;

•

Colpitsa.

4. Narysować schemat układ generatora z przesuwnikiem fazy RC.
5. Narysować schemat zastępczy kwarcu.
6. Narysować schemat układu generatora kwarcowego.

Uwaga!
Zauważone błędy lub inne uwagi dotyczące instrukcji i ćwiczenia proszę kierować do
Wojciecha Pary tel. [phone] lub [e-mail]

4. PRZEBIEG ĆWICZENIA

4.1. Badanie generatora sinusoidalnego z przesuwnikiem fazy RC
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze

schematem przedstawionym na rys. 1.

+ 12V

Q1

R7

3,3

k

Ω

R3

4,7k

Ω

OUT

a

VR2

1 0

k

Ω

R6

47

k

Ω

R8

1k

Ω

C5

10 µ

F

R5

5 ,6

k

Ω

R2

4,7k

Ω

R1

4,7k

Ω

C1

1 0

nF

C2

1 0

nF

C3

10

nF

b

c

d

C4

10 µ

F

Rys. 1. Schemat układu do badania generatora sinusoidalnego z przesuwnikiem fazy RC

B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar przesunięć fazowych
- podłączyć oscyloskop do wyjścia (OTP) generatora sinusoidalnego;
- ustawić suwak potencjometru V

R1

tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać

przebieg sinusoidalny;

- użyć oscyloskopu do zbadania przebiegów sinusoidalnych odpowiednio napięć V

b

, V

c

i V

d

;

- przerysować oscylogramy sygnałów wyjściowych.

C. Zadanie
- wyznaczyć przesunięcia fazy sygnałów przerysowanych względem przebiegu wyjściowego,

uzasadnić spełnienie warunku fazy w układzie.

4.2. Badanie generatora sinusoidalnego z mostkiem Wiena
A. Warunki pomiarów

- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok b połączyć układ pomiarowy zgodnie ze

schematem przedstawionym na rys. 2.

+ 12V

R

1 2

4 ,7

k

Ω

Q2

Q3

R13

1

k

Ω

R16

5 ,8

k

Ω

C

1 0

1 0 µ

F

OUT

VR2

1 0

k

Ω

R15

5,6k

Ω

R17
1k

Ω

C9

1 0 µ

F

C6

0 ,0 2 µ

F

R9

10

k

Ω

R

1 0

1 0

k

Ω

C7

0 ,0 2 µ

F

R

1 1 1

M

Ω

C8

1 0 µ

F

R14

33k

Ω

TP1

TP2

Rys. 2. Schemat układu do badania generatora sinusoidalnego z mostkiem Wiena

B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar przesunięć fazowych
- podłączyć oscyloskop do wyjścia (OUT) generatora sinusoidalnego;

- ustawić suwak potencjometru V

R2

tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać

przebieg sinusoidalny;

- użyć oscyloskopu do obserwacji przebiegów sinusoidalnych odpowiednio w punktach TP1,

TP2 i TP3, przerysować te oscylogramy.

C. Zadanie
- wyznaczyć fazę sygnału przerysowanych przebiegów sinusoidalnych. Porównać wartości

fazy sygnałów w zależności od wartości napięć.

4.3. Badanie generatora Hartleya
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok c połączyć układ pomiarowy zgodnie ze

schematem przedstawionym na rys. 3.

Q4

R19

8 20 Ω

R18

10k

Ω

C19

2 2 µ

F

TP2

TP1

VR2

10k

Ω

+ U

zas

3~18V

Z

C18

50

pF

C17

1nF

C16

5 0

pF

L1

Rys. 3. Schemat układu do badania generatora Hartleya

B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar częstotliwości i amplitudy generowanego sygnału:

a) przyłączyć pojemność emiterową C

17

(1000pF) do masy;

b) podłączyć zasilanie układu i zmieniać napięcie zasilania od 18V

÷

3V;

c) ustawić suwak potencjometru V

R2

tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać

przebieg sinusoidalny oscylogramu;

d) użyć oscyloskopu do obserwacji oraz pomiaru częstotliwości i amplitudy przebiegów

sinusoidalnych w punktach TP1, TP2, wyniki pomiarów umieścić w tabeli 1;

e) zamienić pojemność emiterową C

17

na C

18

(50pF) i powtórzyć czynności

z punktów b

÷

d).

f) zmniejszając powoli napięcie na zasilaczu, zaobserwować, przy jakim napięciu drgania

układu ustaną.

Tabela 1

C

E

Vcc = 12V

1000pF

50pF

TP1

V

p-p

=

f =

V

p-p

=

f =

TP2

V

p-p

=

f =

V

p-p

=

f =

4.4. Badanie generatora Colpittsa
A. Warunki pomiarów

- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23009, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze

schematem przedstawionym na rys. 4.

+ 12V

Q1

R3

10k

Ω

OUT

R1

1 Μ Ω

R2

100k

Ω

C3

0 ,0 1µ

F

C1

47

pF

C2

47

pF

L

1

6 2 µ

H

Rys. 4. Schemat układu do badania generatora Colpittsa

B. Obserwacja generowanego przebiegu
- użyj oscyloskopu do zbadania kształtu sygnału na wyjściu generatora.

C. Zadanie
- wyznaczyć napięcie wyjściowe V

OUT(p-p)

oraz częstotliwość pracy układu f;

- porównać wyznaczoną częstotliwość f z teoretyczną określoną ze wzoru:

LC

f

π

2

1

=

, gdzie

2

1

2

1

C

C

C

C

C

+

×

=

.

4.5. Generator kwarcowy
A. Warunki pomiarów

- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23009, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze

schematem przedstawionym na rys. 5.

+ 12V

Q1

R3

10k

Ω

OUT

R1

1 Μ Ω

R2

100k

Ω

C3

0 ,01 µ

F

C1

47

pF

C2

47

pF

X

Rys. 5. Schemat układu do badania generatora kwarcowego

B. Obserwacja generowanego przebiegu
- użyj oscyloskopu do zbadania kształtu sygnału na wyjściu generatora.

C. Zadanie
- wyznaczyć napięcie wyjściowe V

OUT (p-p)

oraz częstotliwość pracy układu f;

5. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA
Sprawozdanie powinno zawierać:

−

krótki opis ćwiczenia;

−

schematy ideowe układów pomiarowych;

−

wyniki pomiarów;

−

zdjęte oscylogramy i sporządzone wykresy;

−

protokół pomiarowy podpisany przez prowadzącego ćwiczenie;

−

przykładowe obliczenia;

−

wnioski.