SPRAWOZDANIE

Temat: Generatory przebiegów sinusoidalnych

CEL ĆWICZENIA

Ćwiczenie ma na celu przybliżenie zjawisk zachodzących w układach generacji przebiegów sinusoidalnych. Badane są właściwości wzmacniacza i układu RC w pętli dodatniego sprzężenia zwrotnego oraz parametry generowanego przebiegu.

WARUNKI GENERACJI

Generatorem nazywamy układ wytwarzający niegasnące przebiegi elektryczne, nie wymagający przy tym zewnętrznego źródła pobudzającego. Przetwarza energię pobraną z zasilacza w energię drgań, których parametry zależą jedynie od budowy i właściwości generatora.

Drgania sinusoidalne można uzyskać za pomocą takiego wzmacniacza, który dla pewnej ściśle określonej częstotliwości sygnału miałby wzmocnienie równe nieskończoności.

Wzmocnienie wzmacniacza z dodatnim sprzężeniem zwrotnym wyraża się wzorem:

K_uf = K_u / (1 - K_u *_f)

Funkcja ta dąży do nieskończoności, gdy (1 - K_u *_f) = 0, czyli K_u *_f = 1. Zapisując wzmocnienie wzmacniacza i toru sprzężenia zwrotnego jako liczby zespolone w postaci wykładniczej otrzymujemy zależność

K_u *_f = K_ue^j* * *_fe^j*= 1

Z której wynikają dwa warunki generacji:

1. Warunek amplitudy:

|K_u*_f| = 1

W tej sytuacji na wzmacniaczu mogą być pokryte straty związane z tłumieniem w pętli sprzężenia zwrotnego. W praktyce iloczyn ten jest zwykle większy, co pozwala na pokrycie energii potrzebnej do regulacji amplitudy.

2. Warunek fazy:

* + * = 2*n

Suma przesunięć fazowych toru wzmacniacza i pętli sprzężenia zwrotnego musi być równa wielokrotności 2*.

SPEŁNIENIE WARUNKÓW W GENERATORZE UŻYTYM W ĆWICZENIU

Użyty w ćwiczeniu wzmacniacz operacyjny daje wzmocnienie w przedziale

od
-23.5 do -43.1

a dla znajdującego się w układzie sprzężenia zwrotnego przesuwnika fazowego CR współczynnik wzmocnienia wynosi

*_f = 1/29

czyli z powyższego wynika że warunek amplitudy jest spełniony gdyż wzmocnienie w układzie sprzężenia zwrotnego zawiera się w przedziale wzmocnienia wzmacniacza.

Warunek fazy jest spełniony, gdyż przesunięcie fazowe toru pętli sprzężenia zwrotnego wynosi * tak samo jak przesunięcie fazowe wzmacniacza, razem suma daje nam 2*.

PRZEBIEG ĆWICZENIA

W ćwiczeniu wykorzystaliśmy następujący układ generatora RC:

Z pomiarów otrzymaliśmy następujące wartości:

Okres: T = 2 ms

Częstotliwość: f=1/T => f=1/2 ms => f=500 Hz

Amplituda: A=12.5 V

PO OBLICZENIACH OTRZYMALIŚMY NASTĘPUJĄCE WARTOŚCI

Dane do obliczeń:

R=12 k

C=10nF

=>
=>

Porównując obydwa wyniki otrzymujemy, że błąd pomiaru wynosi około 7 %.

WNIOSKI I ZASTOSOWANIE GENERATORÓW RC MAŁEJ MOCY

Podstawowym parametrem generatorów jest częstotliwość f₀ generowanego przebiegu, przy której spełnione są oba warunki powstawania drgań. Generowana częstotliwość może ulegać nieznacznemu odchyleniu od wartości nominalnej f₀ na skutek zmian temperatury czy punktu pracy.

Zastosowania:

- jako źródła napięcia przemiennego w zakresie częstotliwości 1Hz - 100kHz.

- jako zegar w bardziej złożonych układach elektronicznych

Regulacja częstotliwości:

Jak wynika ze wzoru na częstotliwość generatora CR można regulować za pomocą rezystancji na układzie sprzężenia zwrotnego, wraz ze wzrostem rezystancji częstotliwość maleje liniowo i na odwrót, gdy rezystancja maleje częstotliwość wzrasta.

---