POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI

LABORATORIUM

UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Ćwiczenie nr

8

Temat:

Generatory VCO.

Rok studiów: III Grupa laboratoryjna: 8 Dnia: 1997.01.09.

Rok akademicki: 96/97 Wykonali: 1) Marcin Białek 2) Krzysztof Sromek

Zaliczono dnia ......

Ocena ....

Podpis ......

Wnioski i uwagi:

Pierwszy z badanych generatorów jest niemalże typowym układem RC, który zasadniczo ma za zadanie generować przebiegi sinusoidalne z wykorzystaniem selektywnej pętli sprzężenia zwrotnego. Układ ten został jednak zmodyfikowany w ten sposób, że możliwe jest przestrajanie częstotliwości przy pomocy warikapu (mającego tą właściwość, że jego pojemność - w innych przypadkach pasożytnicza - zmienia się wraz z przyłożonym do niego zaporowo polaryzującym napięciem). Jak nie trudno zauważyć, ten rodzaj diody pojemnościowej ma pewną wadę - musi być polaryzowany dosyć wysokim napięciem. W tym celu w układzie zastosowany został układ scalony powielacza napięcia UL1520, pozwalający uzyskać stabilizowane napięcie ponad 30V z wejściowego napięcia zasilania poniżej 5V. Napięcie to poprzez dzielnik potencjometryczny polaryzuje diodę, dzięki czemu mamy możliwość regulacji pojemności.

Rys. 1 przedstawia charakterystykę przestrajania tegoż generatora. Nie jest ona wprawdzie liniowa, ale należy zwrócić uwagę na to, iż generator daje się przestrajać w bardzo szerokim paśmie 1MHz. Nie jest to może dużo w stosunku do częstotliwości, jednakże szerokość kanału niosącego informacje jest od niej niezależna i najczęściej rzędu dziesiątek kilohertzów. Modulując więc sygnałami o amplitudzie nawet 2V przy składowej stałej np. 16V, można prawdopodobnie uzyskać dosyć dobrą liniowość przestrajania w paśmie o szerokości 100kHz.

Rys. 1. Charakterystyka przestrajania generatora.

Sam układ generatora nie jest z pewnością idealny i zbyt stabilny. Na uwagę zasługuje jednak układ scalony UL1520, pełniący w tym przypadku rolę pomocniczą. Wykazuje on bowiem dużą niezależność od napięcia zasilania. Według parametrów producenta powinien pracować poprawnie już przy 4.5V. W naszym przypadku napięcie na jego wyjściu było stabilne nawet przy 3.5V. Ponieważ w układzie do wzmocnienia w pętli selektywnej wykorzystane zostały tranzystory unipolarne o bramkach polaryzowanych masą rzeczywistą, a amplituda wyjściowa jest rzędu 300mV, układ okazuje się być mało wrażliwy na zmiany napięcia zasilania w zakresie od 5V do 12V. Przy 9V amplituda wyjściowa spadła o 2%. Częstotliwość generacji zmieniła się o pojedyncze kilohertze. Ogólnie, układ jeśli generował, to trzymał częstotliwość. Taka zmiana może być zadowalająca w badanym układzie, nie jest jednak dopuszczalna w systemach telekomunikacyjnych, gdzie wahania w zakresie pojedynczych kilohertzów mogą decydować nawet o zmianie kanału.

Rys. 2. Charakterystyki sterowania źródła prądowego.

Zbadany został również układ generatora VCO bazującego na ładowaniu i rozładowaniu kondensatora stałym prądem. W wyniku takiej idealnej operacji, na wyjściu otrzymać możemy przebieg trójkątny. W generatorze tym bardzo ważną rolę spełnia sterowane źródło prądowe oraz układ przełączania kierunku przepływu prądu przez kondensator. Zakres pracy źródła jak również transkonduktancję źródła zmieniać można za pomocą wymiennego rezystora R.

Rys. 3. Charakterystyki przestrajania generatora VCO.

Rys. 2 przedstawia zależność prądu od napięcia sterującego. Dla napięć powyżej 0.5V są one zaskakująco liniowe. Jednocześnie można zauważyć, że zastosowanie dużej rezystancji R, umożliwia sterowanie w szerokim zakresie napięć (mała czułość, ale szerszy zakres napięć wejściowych), natomiast małe R daje większą czułość. Analizując pracę układu z różnymi wartościami pojemności i rezystancji, można zauważyć, iż układ nie generuje przebiegu trójkątnego dla małych wartości prądów (dużych R). Fakt ten wynika zapewne ze wzrostu admitancji źródła prądowego, co powoduje, iż zaczyna ono pracować jak napięciowe (spadek napięcia na rezystorze jest tak duży, że tranzystor źródła prądowego nie ma zapasu napięcia by się uniezależnić od jego zmian na skutek ładowania kondensatora).

Pomiędzy bazą tranzystora T1 a masą znajduje się kondensator C1. Był on z pewnością przyczyną powolnego przestrajania się źródła prądowego. Zmiana prądu od minimalnej do maksymalnej wartości zajmowała układowi ponad 2s, co dyskwalifikuje go w przypadku wymogów pracy dynamicznej.

---