Laboratorium z Analizy i Projektowania Komputerowego

Ćwiczenie 5

Temat: Modelowanie i analiza generatora samowzbudnego.

Generator Clappa.

Paweł Wyszyński

Tomasz Zajkowski

Arkadiusz Żanowski

Niezbędnym podzespołem prawie każdego przyrządu elektronicznego jest generator sinusoidalny lub generator innego sygnału okresowego. Poza oczywistymi przypadkami generatorów sygnałowych, funkcyjnych czy impulsowych, źródło okresowych drgań konieczne jest w każdym przyrządzie pomiarowym działającym cyklicznie, w każdym przyrządzie inicjującym pomiary lub procesy technologiczne oraz w każdym przyrządzie którym funkcjonowanie wymaga sygnału okresowego lub okresowej zmiany sygnałów. Wyliczenie to właśliwie prawie wszystko. Na przykład, generatory drgań sinusoidalnych lub drgan i innym kształcie stosowane są w multimetrach cyfrowych, oscyloskopach, komputerach, oraz w prawie każdym przyrządzie cyfrowym.

W zależności od zastosowania, generator może być użyty po prostu jako źródło regularnie pojawiających się impulsów (np.: „zegar” w systemach cyfrowych) lub możemy wymagać od niego pewnych cech szczególnych, takich jak stałość częstotliwości i dokładność jej ustalenia (np.: generator wzorcowy częstościomierza), możliwość nastawiania częstotliwości (np.: nadajniki, odbiorniki) lub dokładność kształtu przebiegu okresowego (np.: generator podstawy czasu w oscyloskopie).

W zakresie dużych częstotliwości przebiegi sinusoidalne wytwarzane są za pomocą generatorów z obwodami LC. Do tej grupy generatorów należy badany generator Clappa. W generatorach tego typu obwód LC włączony jest w podobny do wzmacniacza układ, którego zadaniem jest dostarczenie wzmocnienia sygnału o stałej częstotliwości rezonansowej obwodu. Aby otrzymać nieprzerwane oscylacje o częstotliwości rezonansowej obwodu LC, należy cały układ objąć dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Tego typu układy są samowzbudne.

Schemat blokowy:

Dla powyższego układu prawdziwe są zależności:

Schemat badanego układu:

Zadania do wykonania:

1. Narysować schemat układu.

2. Przeprowadzić analizę czasową. Zaobserwować przebiegi na wejściu generatora oraz na bazie tranzystora. Określić czas ustalenia się amplitudy drgań na wyjściu generatora.

3. Dokonać analizy transformaty Fouriera sygnału wyjściowego. Określić częstotliwość generowanych drgań.

4. Przeprowadzić analizę częstotliwościową układu. Zaobserwować charakterystykę przejściową generatora (amplitudową i fazową ).

Ad.2.

Analizując wykres 1 możemy zauważyć, że napięcie na bazie tranzystora ustala się w czasie ok. 20 us. Podobnie jest na kolektorze tranzystora gdzie czas ustala się drgań wynosi także ok. 20 us. Przebieg napięcie na kolektorze jest obrócony o 180
.

Ad.3.

Analizując wykres 2 (transformata Fouriera) możemy zauważyć, że częstotliwość generowanych drgań wynosi f=159kHz. Jest to najwyższy punkt charakterystyki.

---