Generatory sinusoidalne

Instrukcja do ćwiczenia V.1.2

opracowali:
dr inż. A. Błonarowicz
dr inż. M. Magnuski

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z zasadą działania budową i właściwościami

sprzężeniowych generatorów sinusoidalnych. W trakcie ćwiczenia obserwowane są właściwości
typowych generatorów LC pracujących w układach Colpittsa, Hartleya i Meissnera oraz
klasycznych generatorów RC pracujących z mostkiem Wiena, czwórnikiem „podwójne T”
(„TT”) i z czwórnikami łańcuchowymi.


Opis stanowiska pomiarowego

Układ pomiarowy wykorzystywany do badań generatorów tranzystorowych LC, pracujących

w układach Colpittsa, Hartleya i Meissnera znajduje się w lewej części modelu laboratoryjnego.
Widok płyty czołowej sekcji modelu przeznaczonej do badań generatorów LC przedstawiony
jest na rysunku 1.

Rys. 1. Widok płyty czołowej sekcji modelu przeznaczonej do badań generatorów LC

Zastosowane rozwiązanie pozwala badać układy generatorów z tranzystorem pracującym

w dowolnej konfiguracji (WE, WB, WC). Poszczególne generatory LC zestawia się z układu
aktywnego, skonstruowanego z wykorzystaniem tranzystora T i z czwórnika selektywnego
w postaci równoległego układu rezonansowego LC.

Układy poszczególnych generatorów uzyskuje się poprzez zbudowanie jednoobwodowego

wzmacniacza rezonansowego, (nie wprowadzającego przesunięcia fazowego na częstotliwości
roboczej), pracującego w wybranym układzie pracy tranzystora i objęcie go pętlą dodatniego
sprzężenia zwrotnego (zwarcie wejścia wzmacniacza selektywnego z jego wyjściem). Istnieje
również możliwość budowy generatorów złożonych z szerokopasmowego wzmacniacza
oporowego i odpowiedniego czwórnika sprzężenia (rzadko stosowanych w praktyce).
Zastosowany w modelu układ rezonansowy ma konstrukcję uniwersalną, co objawia się
podzieleniem za pomocą odczepów cewki stanowiącej indukcyjność główną obwodu,
podzieleniem za pomocą odczepów kondensatora stanowiącego pojemność równoległą obwodu,
zastosowaniem stopniowanej cewki sprzęgającej oraz równoległego potencjometru P0 służącego
do doboru dobroci Q obwodu. Zastosowanie stopniowania elementów składowych układu
rezonansowego pozwala na budowanie z niego czwórnika selektywnego o zmiennej
(w zależności od wybranego odczepu cewki czy kondensatora) przekładni, pozwala wybrać
rodzaj sprzężenia (dzielnik pojemnościowy, dzielnik indukcyjny, transformator) oraz zmieniać
dobroć układu (straty w układzie).

Taka konstrukcja układu rezonansowego pozwala budować:



wzmacniacze

rezonansowe

z

dopasowaniem

obciążenia za pomocą dzielnika

pojemnościowego, z których po wprowadzeniu dodatniego sprzężenia zwrotnego powstają
generatory Colpittsa,



wzmacniacze rezonansowe z dopasowaniem obciążenia za pomocą dzielnika indukcyjnego,
z których po wprowadzeniu dodatniego sprzężenia zwrotnego powstają generatory Hartleya,



wzmacniacze rezonansowe z transformatorowym dopasowaniem obciążenia, z których po
wprowadzeniu dodatniego sprzężenia zwrotnego powstają generatory Meissnera.

Zastosowany w modelu układ aktywny jest zbudowany z jednego tranzystora bipolarnego

z potencjometrycznym układem polaryzacji bazy wykonanym z rezystora RB1 i potencjometru
P1. Potencjometr P1 służy do regulacji prądu kolektora. W emiterze tranzystora znajduje się
szeregowe połączenie rezystora RE i potencjometru P2. Potencjometr P2 przewidziany jest do
regulacji wzmocnienia. Do ewentualnego wykorzystania jako rezystory kolektorowe
przewidziano rezystory RC1, RC2. W celu prowadzenia sygnału oraz zwierania poszczególnych
węzłów układu do masy (dla składowej zmiennej) zastosowano kondensatory CB, CE, CC, CG.
Schematy ideowe poszczególnych generatorów zamieszczono w tabeli 1.

T. 1. Schematy ideowe generatorów LC dla trzech układów pracy (WE,WB, WC) tranzystora bipolarnego

Gen. Meissnera

Gen. Hartleya

Gen. Colpittsa

W

E

W

B

W

C

Uwaga!

W praktycznych rozwiązaniach generatorów LC nie używa się elementów regulacyjnych do ustalania

punktu pracy elementu aktywnego i do ustalania wartości wzmocnienia (w układach tych nie występują
żadne potencjometry). Zarówno punkt pracy jak i wzmocnienie ustalane są poprzez precyzyjny dobór
wartości rezystancji, stosunków pojemności , stosunków indukcyjności lub przekładni.

Układ pomiarowy wykorzystywany do badań generatorów sinusoidalnych RC, pracujących

z mostkiem Wiena, czwórnikiem „TT” i z czwórnikami łańcuchowymi znajduje się w prawej
części modelu laboratoryjnego. Widok płyty czołowej sekcji modelu przeznaczonej do badań
generatorów RC przedstawiony jest na rysunku 2.

Rys. 2.

Widok płyty czołowej sekcji modelu przeznaczonej do badań generatorów LC

Układ pomiarowy składa się z uniwersalnego wzmacniacza zbudowanego z zastosowaniem

scalonego wzmacniacza operacyjnego i czterech czwórników sprzężenia zwrotnego: czwórnika
Wiena,

czwórnika

„TT”,

dolnoprzepustowego

czwórnika

łańcuchowego

(3RC)

i górnoprzepustowego czwórnika łańcuchowego (3CR). Oba czwórniki łańcuchowe mają
możliwość dołączenia dodatkowej sekcji. Zastosowany w układzie wzmacniacz ma konstrukcję
pozwalającą na uzyskanie odpowiednich dla poszczególnych czwórników wartości wzmocnienia
i przesunięcia fazowego. Wartość wzmocnienia jest regulowana potencjometrem P3.

Dla generatora z mostkiem Wiena wejście układu stanowi wejście nieodwracające

wzmacniacza operacyjnego, rezystor R1 jest dołączony do masy układu. Rezystor R2 pozostaje
odłączony.

Dla pozostałych generatorów wejście nieodwracające wzmacniacza operacyjnego dołączone

jest do masy układu, a wejście sygnałowe stanowi zacisk rezystora R2. Rezystor R1 pozostaje
odłączony.

Wzmacniacz jest wyposażony w element nieliniowy wykonany jako dwójnik z diod D1, D2,

przeznaczony do stabilizacji amplitudy sygnału wyjściowego, który można dołączyć równolegle
do rezystora R3. Poszczególne generatory buduje się dołączając wyjście wybranego czwórnika
sprzężenia zwrotnego do wejścia wzmacniacza z jednoczesnym połączeniem wyjścia
wzmacniacza do wejścia wybranego czwórnika sprzężenia.

Program ćwiczenia

Program ćwiczenia jest przedstawiony w formie poleceń, które należy ściśle wykonywać

w podanej kolejności.

Sprawozdanie z ćwiczenia ma zawierać odpowiedzi na pytania zawarte w treści

programu ćwiczenia.

1. Ustawianie statycznego punktu pracy tranzystora



Zmontować wzmacniacz rezonansowy w układzie WE zgodnie z rys. 3a

Uwaga! Kondensator blokujący zasilanie (dołączony do zacisku zasilania) znajduje się

wewnątrz modelu.



Ustawić potencjometry: P0 – połowa skali; P1 – 0; P2 – połowa skali.



Dołączyć sondy oscyloskopowe: CH I do emitera tranzystora, CH II do kolektora
tranzystora.



Ustawić oscyloskop w obu kanałach: czułość – 2V/dz, sprzężenie – GND, pozycja –
dolna krawędź ekranu. Przełącznik sprzężenie w obu kanałach przestawić w pozycję
DC. Włączyć zasilanie modelu. Lina CH II (kolektor) powinna pojawić się na środku
ekranu, co odpowiada napięciu kolektora 8V. Linia CH I (emiter) powinna pozostać
na 0V (tranzystor odcięty).



Za pomocą potencjometru P1 można zmieniać położenia linii CH I (napięcie emitera)
w zakresie od 0 do 3.2V. Ustawić P1 tak, aby napięcie emitera było równe 2.0V.
Uwaga! Nastawy potencjometru P1 nie należy zmieniać przez cały czas trwania
ćwiczenia.

Rys.3. wzmacniacze rezonansowe, a) w układzie WE, b) w układzie WB

2. Badanie własności wzmacniacza rezonansowego WE



Dołączyć generator sygnału sinusoidalnego do bazy tranzystora przez kondensator 1μF
(wejście wzmacniacza WE). Ustawić częstotliwość generatora równą częstotliwości
rezonansowej obwodu, wyliczonej z danych L

0

, C

0

. Dobrać poziom sygnału

z generatora tak, aby amplituda składowej zmiennej napięcia na kolektorze tranzystora
wynosiła 4Vpp.



Precyzyjnie skorygować częstotliwość generatora tak, aby uzyskać maksymalną
amplitudę składowej zmiennej na kolektorze tranzystora. Dla skorygowanej
częstotliwości (rzeczywistej częstotliwości rezonansowej obwodu) ustawić poziom
sygnału z generatora tak, aby amplituda składowej zmiennej napięcia na kolektorze
wynosiła 8Vpp.



Sprawdzić jak zmienia się amplituda składowej zmiennej na kolektorze przy
odstrajaniu częstotliwości generatora w górę i w dół od częstotliwości rezonansowej.
Wyjaśnić przyczynę.



Wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza na podstawie pomiarów dolnej i górnej
częstotliwości granicznej, przy której amplituda składowej zmiennej napięcia na
kolektorze zmniejsza się o 6dB tzn. z 8Vpp do 4Vpp.



Powrócić do rzeczywistej częstotliwości rezonansowej obwodu, przy której uzyskuje
się maksymalną amplitudę składowej zmiennej na kolektorze.



Zmieniając położenie potencjometru P0 zaobserwować jak zmienia się amplituda
składowej zmiennej na kolektorze. Wyjaśnić przyczynę. Powrócić do nastawy P0 w
połowie skali.



Zmieniając położenie potencjometru P2 zaobserwować jak zmienia się amplituda
składowej zmiennej napięcia na kolektorze. Wyjaśnić przyczynę. Powrócić do nastawy
P2 w połowie skali.



Zwiększając poziom sygnału z generatora doprowadzić do stanu, w którym minimalna
wartość napięcia na kolektorze osiąga wartość napięcia na emiterze 2V (tranzystor
nasyca się U

CE

=0). Maksymalna wartość napięcia na kolektorze osiąga wówczas

13…14V, a więc jest większa od napięcia zasilania prawie 2 razy. Powrócić do
amplitudy 8Vpp składowej zmiennej na kolektorze.

3. Ustawianie warunku generacji w układzie WE



Odłączyć sondy oscyloskopowe od emitera i kolektora tranzystora.



Sondę CH I podłączyć do wejścia wzmacniacza (równolegle z generatorem

sygnałowym). Sondę CH II podłączyć do cewki sprzęgającej obwodu rezonansowego:
masa do zacisku 0.000, „gorący” do zacisku 0.050. W obu kanałach oscyloskopu
ustawić: czułość – 0.1V/dz, sprzężenie – AC, pozycja – środek ekranu. Zaobserwować
jak zmienia się amplituda i faza obu sygnałów przy niewielkim odstrajaniu od
częstotliwości rezonansowej. Powrócić do częstotliwości rezonansowej.



Pozostawiając masę sondy oscyloskopowej na zacisku 0.000 cewki sprzęgającej,
dołączać przewód „gorący” do innych zacisków cewki sprzęgającej, do zacisków
(odczepów) cewki głównej obwodu rezonansowego oraz do zacisków dzielnika
pojemnościowego obwodu rezonansowego. Należy zaobserwować, że napięcia na
zaciskach cewki sprzęgającej, cewki głównej i dzielnika pojemnościowego mają
zawsze jednakowe fazy i jednakowe amplitudy dla określonej wartości współczynnika
podziału (U/U

0

=0.025, 0.050, 0.075, …). Dołączyć ponownie „gorący” przewód sondy

do zacisku 0.050 cewki sprzęgającej.



Przełączyć oscyloskop w tryb pracy XY. Skorygować i zanotować częstotliwość, przy
której przesunięcie fazowe pomiędzy sygnałem wejściowym i wyjściowym wynosi
180° (ukośna cienka linia na ekranie).



Zamienić końcówki sondy CH II: masa do zacisku 0.050; „gorący” do zacisku 0.000.
Wyjaśnić przyczynę zmiany położenia linii ukośnej na ekranie. Przełączyć oscyloskop
w tryb pracy napięcie-czas. Za pomocą potencjometru P2 doprowadzić do

precyzyjnego pokrycia się sygnałów w obu kanałach oscyloskopu. Pokrycie obu
sygnałów oznacza, że wzmocnienie wzmacniacza wynosi 1 oraz przesunięcie fazowe
wynosi 0°, a zatem spełniony jest warunek generacji. Zanotować częstotliwość
generatora.

4

. Badanie generatora Meisnera WE



Odłączyć generator sygnałowy i sondę CH II oscyloskopu oraz połączyć zacisk 0.050
cewki sprzęgającej do masy wzmacniacza i zacisk 0.000 cewki sprzęgającej do wejścia
wzmacniacza. Na ekranie w CH I powinien pojawić się sygnał sinusoidalny o małej
amplitudzie. Brak sygnału może wynikać z nieprecyzyjnego wykonania poprzednich
operacji lub z powodu obciążenia uzwojenia sprzęgającego inną niż oscyloskop
impedancją wejściową wzmacniacza. Należy wówczas nieznacznie zwiększyć
wzmocnienie wzmacniacza obracając potencjometr P2 w prawo.



Za pomocą miernika częstotliwości dołączonego do wejścia wzmacniacza (równolegle
z sondą CH I oscyloskopu) zmierzyć częstotliwość generowanego sygnału.



Sondę CH I oscyloskopu odłączyć od wejścia wzmacniacza i dołączyć do emitera
tranzystora Sondę CH II dołączyć do kolektora tranzystora. W obu kanałach
oscyloskopu ustawić: czułość – 2V/dz, sprzężenie – GND, pozycja – dolna krawędź
ekranu. Przełącznik sprzężenie w obu kanałach oscyloskopu przestawić w pozycję DC.
Potencjometr P2 ustawić tak, aby amplituda składowej zmiennej napięcia na kolektorze
tranzystora wynosiła 8Vpp.



Zaobserwować wpływ dobroci, wzmocnienia oraz odczepu na cewce sprzęgającej
obwodu rezonansowego na amplitudę, zniekształcenia i częstotliwość generowanego
sygnału. Przy znacznym przekroczeniu warunku amplitudy i małej dobroci obwodu
rezonansowego układ generuje sygnał o modulowanej amplitudzie lub wzbudza się
i gaśnie cyklicznie. Drgania mają charakter relaksacyjny i polegają na cyklicznej
zmianie punktu pracy. Praktycznie sprawdzić występowanie wymienionego efektu.



Powrócić do nastawy P0 w połowie zakresu oraz P2 tak, aby amplituda składowej
zmiennej na kolektorze wynosiła 8Vpp.

5. Badanie generatora Hartleya i Colpittsa WE



Nie zmieniając nastaw potencjometrów P0 i P2, pozostawiając sondy oscyloskopowe
na emiterze i kolektorze tranzystora oraz sondę miernika częstotliwości na wejściu
wzmacniacza, przebudować układ na generator Hartleya WE, a następnie na generator
Colpittsa WE. W układzie Colpittsa konieczne jest zastosowanie dodatkowego
rezystora, umożliwiającego przepływ prądu stałego do kolektora tranzystora
dołączonego tak, aby w minimalnym stopniu oddziaływał na dobroć obwodu
rezonansowego. Zastosować rezystor RC1 (4.7k) zgodnie ze schematem. Każdy z
układów powinien generować na bardzo zbliżonej częstotliwości z podobną amplitudą
składowej zmiennej sygnału na kolektorze tranzystora.



Dla układu Hartleya i Colpittsa wyjaśnić w jaki sposób spełniony jest warunek fazy
i amplitudy.



Dlaczego w układzie Colpittsa nastąpiło przesunięcie składowej stałej napięcia na
kolektorze?



Zaobserwować wpływ dobroci, wzmocnienia oraz odczepu na cewce obwodu
rezonansowego lub dzielniku pojemnościowym na amplitudę, zniekształcenia
i częstotliwość generowanego sygnału. Sprawdzić skłonność układu do powstawania
drgań relaksacyjnych przy znacznym przekroczeniu warunku amplitudy.

6. Ustawianie warunku generacji w układzie WB



Pozostawiając sondy oscyloskopowe na emiterze i kolektorze tranzystora, odłączyć
sondę miernika częstotliwości oraz przebudować układ na wzmacniacz rezonansowy
WB zgodnie z rys. 3b. W stosunku do układu WE wystarczy dla składowej zmiennej
odłączyć od masy suwak potencjometru P2 oraz dołączyć do masy bazę tranzystora.
Ustawić potencjometry: P0 – połowa zakresu; P2 – połowa zakresu. Wykonane
operacje nie powodują zmiany statycznego punktu pracy tranzystora ustawionego
w pkt. 1, co potwierdzi położenie linii na ekranie oscyloskopu.



Dołączyć generator sygnału sinusoidalnego do suwaka potencjometru P2 przez
kondensator 1μF (wejście wzmacniacza WB). Ustawić częstotliwość generatora równą
częstotliwości rezonansowej obwodu (maksymalna amplituda składowej zmiennej na
kolektorze tranzystora). Dobrać poziom sygnału z generatora tak, aby amplituda
składowej zmiennej napięcia na kolektorze tranzystora wynosiła 4Vpp.



Odłączyć sondy oscyloskopowe od kolektora i emitera tranzystora. Sondę CH I
podłączyć do wejścia wzmacniacza (suwak potencjometru P2 przez kondensator 1μF).
Sondę CH II podłączyć do cewki sprzęgającej obwodu rezonansowego: masa do
zacisku 0.000; „gorący” do zacisku 0.050. W obu kanałach oscyloskopu ustawić:
czułość – 0.1V/dz, sprzężenie – AC, pozycja – środek ekranu. Zaobserwować jak
zmienia się amplituda i faza obu sygnałów przy niewielkim odstrajaniu od
częstotliwości rezonansowej. Powrócić do częstotliwości rezonansowej.



Pozostawiając masę sondy oscyloskopowej na zacisku 0.000 cewki sprzęgającej,
dołączać przewód „gorący” do innych zacisków cewki sprzęgającej, do zacisków
(odczepów) cewki głównej obwodu rezonansowego oraz do zacisków dzielnika
pojemnościowego obwodu rezonansowego. Należy zaobserwować, że napięcia na
zaciskach cewki sprzęgającej, cewki głównej i dzielnika pojemnościowego mają
zawsze jednakowe fazy i jednakowe amplitudy dla określonej wartości współczynnika
podziału (U/U

0

=0.025, 0.050, 0.075, …). Dołączyć ponownie „gorący” przewód sondy

do zacisku 0.050 cewki sprzęgającej.



Przełączyć oscyloskop w tryb pracy XY. Skorygować i zanotować częstotliwość, przy
której przesunięcie fazowe pomiędzy sygnałem wejściowym i wyjściowym wynosi 0°
(ukośna cienka linia na ekranie).



Przełączyć oscyloskop w tryb pracy napięcie – czas. Za pomocą potencjometru P2
doprowadzić do precyzyjnego pokrycia się sygnałów w obu kanałach oscyloskopu.
Pokrycie obu sygnałów oznacza, że wzmocnienie wzmacniacza wynosi 1 oraz
przesunięcie fazowe wynosi 0°, a zatem spełniony jest warunek generacji. Zanotować
częstotliwość generatora.

7. Badanie generatora Meisnera WB.



Odłączyć generator sygnałowy i sondę CH II oscyloskopu oraz połączyć zacisk 0.000
cewki sprzęgającej do masy wzmacniacza i zacisk 0.050 cewki sprzęgającej do wejścia
wzmacniacza. Na ekranie w CH I powinien pojawić się sygnał sinusoidalny o małej
amplitudzie. Brak sygnału może wynikać z nieprecyzyjnego wykonania poprzednich
operacji lub z powodu obciążenia uzwojenia sprzęgającego inną niż oscyloskop
impedancją wejściową wzmacniacza. Należy wówczas nieznacznie zwiększyć
wzmocnienie wzmacniacza obracając potencjometr P2 w prawo.



Za pomocą miernika częstotliwości dołączonego do wejścia wzmacniacza (równolegle
z sondą CH I oscyloskopu) zmierzyć częstotliwość generowanego sygnału.



Sondę CH I oscyloskopu odłączyć od wejścia wzmacniacza i dołączyć do emitera
tranzystora. Sondę CH II dołączyć do kolektora tranzystora. W obu kanałach

oscyloskopu ustawić: czułość – 2V/dz, sprzężenie – GND, pozycja – dolna krawędź
ekranu. Przełącznik sprzężenie w obu kanałach oscyloskopu przestawić w pozycję DC.
Potencjometr P2 ustawić tak, aby amplituda składowej zmiennej napięcia na kolektorze
tranzystora wynosiła 8Vpp.



Zaobserwować wpływ dobroci, wzmocnienia oraz odczepu na cewce sprzęgającej
obwodu rezonansowego na amplitudę, zniekształcenia i częstotliwość generowanego
sygnału. Sprawdzić skłonność układu do powstawania drgań relaksacyjnych przy
znacznym przekroczeniu warunku amplitudy.



Powrócić do nastawy P0 w połowie zakresu oraz P2 tak, aby amplituda składowej
zmiennej na kolektorze wynosiła 8Vpp.

8. Badanie generatora Hartleya i Colpittsa WB



Nie zmieniając nastaw potencjometrów P0 i P2, pozostawiając sondy oscyloskopowe
na kolektorze i emiterze tranzystora oraz sondę miernika częstotliwości na wejściu
wzmacniacza, przebudować układ na generator Hartleya WB, a następnie Colpittsa
WB. W tym celu należy przewód podłączony do zacisku 0.050 uzwojenia
sprzęgającego przenieść do zacisku 0.050 uzwojenia głównego (Hartley), a następnie
do zacisku 0.050 dzielnika pojemnościowego (Colpitts). Każdy z układów powinien
generować na zbliżonej częstotliwości z podobną amplitudą składowej zmiennej
sygnału na kolektorze tranzystora.



Potwierdzić poznany w poprzednich układach generatorów wpływ dobroci,
wzmocnienia oraz odczepu na cewce lub dzielniku pojemnościowym na amplitudę,
zniekształcenia i skłonność do powstawania drgań relaksacyjnych.



Powrócić do nastawy P0 w połowie zakresu oraz P2 tak, aby amplituda składowej
zmiennej na kolektorze tranzystora wynosiła 8Vpp.

9. Badanie generatora Meisnera, Hartleya i Colpittsa WC



Analizując schematy generatorów można wykazać, że odpowiednie układy
generatorów WC powstają z układów WB przez odłączenie od masy bazy i dołączenie
do masy (dla składowej zmiennej) kolektora tranzystora.



Nie zmieniając nastaw potencjometrów P0 i P2, pozostawiając sondy oscyloskopowe
na kolektorze i emiterze tranzystora oraz sondę miernika częstotliwości (na suwaku P2
przez kondensator 1μF), przebudować układ na dowolny generator WC. Zwrócić
uwagę, że zacisk obwodu rezonansowego oznaczony kropką musi być podłączony do
masy, a sprzężenie zwrotne realizowane jest przez podłączenie do zacisku 0.050.



Regulując potencjometrem P2 doprowadzić do pojawienia się na emiterze tranzystora
sygnału sinusoidalnego o amplitudzie 2Vpp. Napięcie na kolektorze pozostaje stałe,
równe napięciu zasilania – wyjaśnić dlaczego.



Sondę oscyloskopu CH II przenieść z kolektora na bazę tranzystora. Czym różnią się
sygnały na bazie i emiterze tranzystora?



Nie zmieniając nastaw potencjometrów P0 i P2 sprawdzić działanie pozostałych dwóch
generatorów w układzie WC. W tym celu należy zmieniać podłączenie przewodu
łączącego suwak potencjometru P2 z zaciskiem obwodu rezonansowego 0.050
(zgodnie ze schematem w tablicy generatorów). Każdy z układów powinien generować
na zbliżonej częstotliwości z podobną amplitudą składowej zmiennej na emiterze
i bazie tranzystora.



Potwierdzić poznany w poprzednich układach generacyjnych wpływ dobroci,
wzmocnienia oraz odczepu na cewce lub dzielniku pojemnościowym na amplitudę,
zniekształcenia i skłonność do drgań relaksacyjnych.

Uwaga! Najczęściej stosowanym w praktyce generatorem LC (szczególnie w zakresach

w.cz.) jest układ Colpittsa WC. Pracuje przy małej amplitudzie napięcia na obwodzie
rezonansowym, charakteryzuje się małą skłonnością do drgań relaksacyjnych przy
przekroczeniu warunku amplitudy oraz dużą stałością częstotliwości w funkcji typowych
czynników destabilizujących (zmiany napięcia zasilania, temperatury, obciążenia).

10. Badanie charakterystyki przejściowej wzmacniacza operacyjnego (WO)



Wejście „+” WO podłączyć do masy, potencjometr P3 ustawić w połowie zakresu
(500k). Sinusoidalny lub trójkątny sygnał z generatora o częstotliwości 300Hz podać
na CH I (X) oscyloskopu oraz na wejście „–” WO z rezystorem szeregowym 220k
(zastosować trójnik BNC). Sondę CH II (Y) oscyloskopu dołączyć do wyjścia WO.
Ustawić oscyloskop w tryb pracy XY ze sprzężeniem DC w obu kanałach. Czułość CH
I (X) – 0.5V/dz, czułość CH II (Y) – 2V/dz. Dobrać amplitudę sygnału z generatora
tak, aby uzyskać na ekranie charakterystykę przejściową wzmacniacza z widocznymi
obszarami nasycenia.



Zaobserwować wpływ nastawy potencjometru P3 na wzmocnienie wzmacniacza.
Znając wartości rezystorów w układzie wyznaczyć teoretycznie i sprawdzić
doświadczalnie zakres regulacji wzmocnienia za pomocą potencjometru P3. Powrócić
do nastawy P3 w połowie zakresu. Dołączając i odłączając diody równolegle do
rezystora 110k, zaobserwować, jakim zmianom podlega kształt charakterystyki
przejściowej wzmacniacza. Wyjaśnić przyczynę zmiany kształtu charakterystyki
przejściowej.



Nie zmieniając nastaw generatora i oscyloskopu podłączyć sygnał z generatora do
wejścia „–” WO z rezystorem szeregowym 22k. Wyznaczyć teoretycznie zakres
regulacji wzmocnienia, powtórzyć obserwację charakterystyki przejściowej przy
zmianach nastawy P3 oraz dołączonych diodach równolegle do rezystora 110k.
Powrócić do nastawy P3 w połowie zakresu.



Nie zmieniając nastaw generatora i oscyloskopu podłączyć sygnał z generatora do
wejścia „+” WO, uziemiając wejście „–” WO z rezystorem 220k, następnie
z rezystorem 22k. Za każdym razem wyznaczyć teoretycznie zakres regulacji
wzmocnienia, powtórzyć obserwację charakterystyki przejściowej przy zmianach
nastawy P3 oraz diod dołączanych równolegle do rezystora 110k. Powrócić do nastawy
P3 w połowie zakresu.

11. Badanie charakterystyki częstotliwościowej czwórników: TT, Wiena, 3RC, 4RC,
3CR, 4CR



Sygnał z generatora sinusoidalnego podać na wejście badanego czwórnika oraz na CH
I oscyloskopu (zastosować trójnik BNC). Sondę CH II oscyloskopu dołączyć do
wyjścia badanego czwórnika. Ustawić w obu kanałach oscyloskopu: sprzężenie – AC,
pozycja – środek ekranu, czułość – stosownie do potrzeb. Zmieniając częstotliwość
sygnału w zakresie 500Hz…15kHz obserwować czy zmiany napięcia na wyjściu
badanego czwórnika odpowiadają znanej z teorii jego charakterystyce
częstotliwościowej.



Przełączyć oscyloskop w tryb pracy XY, znaleźć i zanotować częstotliwość, przy
której przesunięcie fazy pomiędzy sygnałami wejściowym i wyjściowym wynosi 0°
lub 180°. Oszacować wartość tłumienia czwórnika dla tej częstotliwości.



Korzystając ze wzorów zamieszczonych w podręczniku wyznaczyć teoretyczne
częstotliwości generacji i tłumienia badanych czwórników.

12. Ustawienie warunku generacji dla badanego czwórnika w połączeniu z WO



Sondę CH II przenieść z wyjścia badanego czwórnika na wyjście WO. Wyjście

badanego czwórnika podłączyć do właściwego z punkty widzenia spełnienia warunku
generacji wejścia WO.



Pozostawiając oscyloskop w trybie pracy XY skorygować częstotliwość generatora
oraz dobrać nastawę potencjometru P3 tak, aby spełnić warunki generacji. Zanotować
wartość częstotliwości.

13. Badanie generatora RC



Odłączyć generator i sondę CH I oscyloskopu, przełączyć oscyloskop w tryb pracy
napięcie – czas, ustawić w kanale CH II oscyloskopu: czułość – 2V/dz; sprzężenie –
AC; pozycja – środek ekranu. Dołączyć do wyjścia WO sondę miernika częstotliwości.



Połączyć wyjście WO z wejściem badanego czwórnika. Na ekranie oscyloskopu
powinien pojawić się sygnał sinusoidalny. Brak sygnału może wynikać
z nieprecyzyjnego wykonania poprzednich operacji. Należy wówczas nieznacznie
zwiększyć wzmocnienie wzmacniacza obracając potencjometr P3 w prawo.
Zaobserwować jak zmienia się amplituda generowanego sygnału przy zmianie wartości
potencjometru P3. W miarę możliwości ustawić P3 tak, aby generowany sygnał
sinusoidalny miał amplitudę 8Vpp. Zanotować i porównać z poprzednimi punktami
częstotliwość generowanego sygnału. Wyjaśnić, dlaczego pojawiają się trudności
z nastawieniem pożądanej amplitudy generowanego sygnału.



Dołączyć diody równolegle do rezystora 110k. Zaobserwować jak teraz zmienia się
amplituda generowanego sygnału przy zmianie wartości potencjometru P3. Ustawić P3
tak, aby amplituda generowanego sygnału wynosiła 8Vpp. Zanotować i porównać
z poprzednimi punktami częstotliwość generowanego sygnału. Wyjaśnić
zaobserwowane zjawisko.

Przygotowanie do ćwiczenia

Dla poprawnego wykonania ćwiczenia bezwzględnie wymagane jest wysłuchanie wykładu

„Generatory sinusoidalne” (przedmiot wariantowy „Układy Analogowe II” ) oraz zapoznanie się
z jedną z wybranych obowiązkowych pozycji literaturowych.

Przygotowanie sprawozdania

Sprawozdanie z ćwiczenia ma zawierać odpowiedzi na pytania zawarte w treści programu

ćwiczenia.

Literatura obowiązkowa

1. J. Baranowski, G. Czajkowski, Układy Elektroniczne cz.II. Układy analogowe nieliniowe

i impulsowe, WNT 1993, str. 155-204,

2. J. Pawłowski, Wzmacniacze i Generatory, WKŁ 1980, str. 723-839,
3. M. Niedźwiedzki, M. Rasiukiewicz, Nieliniowe elektroniczne układy analogowe, WNT 1992,

str. 92-259.

Literatura pomocnicza

1. W. Golde, Układy elektroniczne tom II, WNT 1976, str. 52-174,
2. A. Filipkowski, Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe ,WNT 1993, str. 367-399,
3. U. Tietze, C. Schenk, Układy Półprzewodnikowe, WNT 1996, str. 482-512.