Politechnika Śląska,

Gliwice, 22 listoapd 2007 r.

Kierunek: Informatyka (Rybnik)
Semestr: III

Laboratorium

z Elektroniki

Temat:

Generatory napięć sinusoidalnych

Sekcja nr: 4
Skład sekcji:

1. Marek Marcinowski
2. Grzegorz Tekiela
3. Tomasz Sikora

Opis ćwiczenia

Przedmiotem badania było odpowiednie połączenie układu podstawowego z układami generatorów
napięć sinusoidalnych (na poniższych schematach połączenia te zaznaczone są symbolami A oraz
B). Należało także podpiąć oscyloskop (zaznaczony na schemacie), dzięki któremu mogliśmy
obserwować zmiany napięcia oraz przeprowadzić faktyczne badanie generatorów. Badanie
sprowadzało się do odczytania z oscyloskopu długości okresu generowanej sinusoidy, następnie na
jej podstawie oraz na podstawie ustawień oscyloskopu obliczenie częstotliwości drgań.
Jednak zanim można było taką częstotliwość sczytać musieliśmy odpowiednio dobrać parametry
oporników zaznaczonych na schemacie symbolami R

2

i R

6

tak, aby przebieg generowanego napięcia

był jak najbardziej zbliżony do sinusoidy. Do łącza Uz zostało doprowadzone napięcie równe 5V.
Pozostałe parametry zostały podane w pod schematami.

Schemat układu podstawowego

Badania przeprowadzono dla różnych wartości rezystora R

3

= { 10k

Ω

, 15k

Ω

, 5,6k

Ω

}

C

wej

= 1

µ

F

C

wyj

= 1

µ

F

C

E

= 5

µ

F

Obliczenia

Badanie częstotliwości dla generatora Colpittsa

L

1

= 54 mH

C

4

= 10 nF

C

5

= 15 nF

C

6

= 100nF

Badania przeprowadziliśmy dla dwóch wariantów (1) L

1

,C

5

,C

6

oraz (2) L

1

,C

4

,C

6

.

Wariant L

1

,C

4

,C

6

T = 6,6 * 20

µ

s = 132

µ

s

dla R

3

= 5,6 k

Ω

f

0

= 1 / T = 7576 Hz

T = 6,7 * 20

µ

s = 134

µ

s

dla R

3

= 10 k

Ω

oraz 15 k

Ω

f

0

= 1 / T = 7463 Hz

Ze wzoru

Wariant L

1

,C

5

,C

6

T = 8 * 20

µ

s = 160

µ

s

dla R

3

= 5,6 k

Ω

f

0

= 1 / T = 6250 Hz

T = 8,1 * 20

µ

s = 162

µ

s

dla R

3

= 10 k

Ω

oraz 15 k

Ω

f

0

= 1 / T = 6173 Hz

Ze wzoru

Badanie częstotliwości dla generatora Meissnera

L

5

= 120 mH

L

6

= 30 mH

C

8

= 47 nF

T = 9,1 * 50

µ

s = 455

µ

s

dla R

3

= 5,6 k

Ω

f

0

= 1 / T = 2198 Hz

T = 9,2 * 50

µ

s = 460

µ

s

dla R

3

= 10 k

Ω

f

0

= 1 / T = 2174 Hz

T = 9,3 * 50

µ

s = 465

µ

s

dla R

3

= 15 k

Ω

f

0

= 1 / T = 2151 Hz

Ze wzoru

Z powodu uszkodzonego panelu nie byliśmy w stanie przeprowadzić badania generatora Hartleya .
Mimo poprawnego podłączenia uładu podstawowego z układem „Podwójne T” nie byliśmy w
stanie odczytać długości okresu sinusoidy.

Warunki generacji

Ogólny warunek generacji wynika z macierzowej metody analizy układów elektroniczynch.
Ponieważ mianownik transmitancji napięciowej układu elektronicznego jest wyznacznikiem

∆

macierzy admitancyjnej Y całego układu, to ogólnym warunkiem powstania drgań jest zależność

∆

= det Y = 0

Admitancje elementów ukłądu mają wartości zespolone, a zatem wyznacznik delta macierzy
admitancyjnej Y ma częsc rzeczywistą i urojoną

(1) ∆

= A(

ω

) + jB(

ω

)

Ogólny warunek generacji mozna przedstawić w postaci dwóch warunków
- warunek amplitudy
(2) A(

ω

) = 0

warunek fazy B(

ω

) = 0

Po obliczeniu częstotliwości, dla której spełnione jest równanie (1) i podstawieniu obliczonej
wartości częstotliwości f

0

do rówania (2) uzyska sięzależnośc między parametrami elementów

układu, po spełnieniu której układ bedzie generował drgania niegasnące.

Zestawienie wyników i wnioski

Typ generatora

Częstotliwość [ Hz ]

badanie

wzór

Generator Colpittsa

Wariant L

1

,C

4

,C

6

7463

7183

Generator Colpittsa

Wariant L

1

,C

5

,C

6

6173

5997

Generator Meissnera

2151

2119

Porównując częstotliwości przez nas wyznaczone z częstotliwościami oczekiwanymi
wyznaczonymi na podstawie wzorów tablicowych możemy stwierdzić iż błąd bezwzględny dla
generatora Meissnera jest bardzo mały co może świadczyć o dużej dokładności przeprowadzonego
badania. Dla generatora Colpittsa błąd jest większy. Na wartość tego błedu błędu miały wpływ takie
czynniki jak złe odczytanie długości okresu z oscyloskopu, wadliwość przyrządów pomiarowych
oraz badanych układów, jednak największy wpływ było nieodpowiednie dobranie przez nas
parametrów oporników R

2

i R

6

, co za tym idzie przebieg funkcji napięcia nie mógł być idealną

sinusoidą.