ĆWICZENIE LABORATORYJNE
TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)
1. WPROWADZENIE
Przedmiotem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania podstawowych
typów generatorów sinusoidalnych. W wyniku realizacji poszczególnych ćwiczeń
praktycznych można będzie zbadać wpływ poszczególnych rozwiązań układowych na
parametry sygnału wyjściowego układu generującego.
2. ZAGADNIENIA TEORETYCZNE
W celu przygotowania się do ćwiczenia należy przestudiować zagadnienia z
następujących pozycji literaturowych:
1. Boksa J. - „Układy analogowe” cz. II, WAT 2000, Syg. S-56778, str. 52-56 i 76-88.
2. Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. – „Układy elektroniczne” WAT 1984, S-
45925 str. 158-207.
3. Lurch E. N. – „Podstawy techniki elektronicznej” Wyd. III, PWN 1976, Syg. 39259, str.
548-579.
4. Tietze U., Schenk Ch., - „Układy półprzewodnikowe” Wyd. III, WNT 1996, Syg. 53555,
str. 482-500.
3. PRZYKŁADOWE PYTANIA KONTROLNE
1. Omówić warunki generacji.
2. Wymienić i omówić parametry generatorów sinusoidalnych.
3. Narysować schemat i omówić budowę i zasadę działania generatora:
•
Meissnera;
•
Hartleya;
•
Colpitsa.
4. Narysować schemat układ generatora z przesuwnikiem fazy RC.
5. Narysować schemat zastępczy kwarcu.
6. Narysować schemat układu generatora kwarcowego.
Uwaga!
Zauważone błędy lub inne uwagi dotyczące instrukcji i ćwiczenia proszę kierować do
Wojciecha Pary tel. 6837845 lub wpara@wat.edu.pl
4. PRZEBIEG ĆWICZENIA
4.1. Badanie generatora sinusoidalnego z przesuwnikiem fazy RC
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 1.
+ 12V
Q1
R7
3,3
k
Ω
R3
4,7k
Ω
OUT
a
VR2
1 0
k
Ω
R6
47
k
Ω
R8
1k
Ω
C5
10 µ
F
R5
5 ,6
k
Ω
R2
4,7k
Ω
R1
4,7k
Ω
C1
1 0
nF
C2
1 0
nF
C3
10
nF
b
c
d
C4
10 µ
F
Rys. 1. Schemat układu do badania generatora sinusoidalnego z przesuwnikiem fazy RC
B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar przesunięć fazowych
- podłączyć oscyloskop do wyjścia (OTP) generatora sinusoidalnego;
- ustawić suwak potencjometru V
R1
tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać
przebieg sinusoidalny;
- użyć oscyloskopu do zbadania przebiegów sinusoidalnych odpowiednio napięć V
b
, V
c
i V
d
;
- przerysować oscylogramy sygnałów wyjściowych.
C. Zadanie
- wyznaczyć przesunięcia fazy sygnałów przerysowanych względem przebiegu wyjściowego,
uzasadnić spełnienie warunku fazy w układzie.
4.2. Badanie generatora sinusoidalnego z mostkiem Wiena
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok b połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 2.
+ 12V
R
1 2
4 ,7
k
Ω
Q2
Q3
R13
1
k
Ω
R16
5 ,8
k
Ω
C
1 0
1 0 µ
F
OUT
VR2
1 0
k
Ω
R15
5,6k
Ω
R17
1k
Ω
C9
1 0 µ
F
C6
0 ,0 2 µ
F
R9
10
k
Ω
R
1 0
1 0
k
Ω
C7
0 ,0 2 µ
F
R
1 1 1
M
Ω
C8
1 0 µ
F
R14
33k
Ω
TP1
TP2
Rys. 2. Schemat układu do badania generatora sinusoidalnego z mostkiem Wiena
B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar przesunięć fazowych
- podłączyć oscyloskop do wyjścia (OUT) generatora sinusoidalnego;
- ustawić suwak potencjometru V
R2
tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać
przebieg sinusoidalny;
- użyć oscyloskopu do obserwacji przebiegów sinusoidalnych odpowiednio w punktach TP1,
TP2 i TP3, przerysować te oscylogramy.
C. Zadanie
- wyznaczyć fazę sygnału przerysowanych przebiegów sinusoidalnych. Porównać wartości
fazy sygnałów w zależności od wartości napięć.
4.3. Badanie generatora Hartleya
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok c połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 3.
Q4
R19
8 20 Ω
R18
10k
Ω
C19
2 2 µ
F
TP2
TP1
VR2
10k
Ω
+ U
zas
3~18V
Z
C18
50
pF
C17
1nF
C16
5 0
pF
L1
Rys. 3. Schemat układu do badania generatora Hartleya
B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar częstotliwości i amplitudy generowanego sygnału:
a) przyłączyć pojemność emiterową C
17
(1000pF) do masy;
b) podłączyć zasilanie układu i zmieniać napięcie zasilania od 18V
÷
3V;
c) ustawić suwak potencjometru V
R2
tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać
przebieg sinusoidalny oscylogramu;
d) użyć oscyloskopu do obserwacji oraz pomiaru częstotliwości i amplitudy przebiegów
sinusoidalnych w punktach TP1, TP2, wyniki pomiarów umieścić w tabeli 1;
e) zamienić pojemność emiterową C
17
na C
18
(50pF) i powtórzyć czynności
z punktów b
÷
d).
f) zmniejszając powoli napięcie na zasilaczu, zaobserwować, przy jakim napięciu drgania
układu ustaną.
Tabela 1
C
E
Vcc = 12V
1000pF
50pF
TP1
V
p-p
=
f =
V
p-p
=
f =
TP2
V
p-p
=
f =
V
p-p
=
f =
4.4. Badanie generatora Colpittsa
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23009, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 4.
+ 12V
Q1
R3
10k
Ω
OUT
R1
1 Μ Ω
R2
100k
Ω
C3
0 ,0 1µ
F
C1
47
pF
C2
47
pF
L
1
6 2 µ
H
Rys. 4. Schemat układu do badania generatora Colpittsa
B. Obserwacja generowanego przebiegu
- użyj oscyloskopu do zbadania kształtu sygnału na wyjściu generatora.
C. Zadanie
- wyznaczyć napięcie wyjściowe V
OUT(p-p)
oraz częstotliwość pracy układu f;
- porównać wyznaczoną częstotliwość f z teoretyczną określoną ze wzoru:
LC
f
π
2
1
=
, gdzie
2
1
2
1
C
C
C
C
C
+
×
=
.
4.5. Generator kwarcowy
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23009, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 5.
+ 12V
Q1
R3
10k
Ω
OUT
R1
1 Μ Ω
R2
100k
Ω
C3
0 ,01 µ
F
C1
47
pF
C2
47
pF
X
Rys. 5. Schemat układu do badania generatora kwarcowego
B. Obserwacja generowanego przebiegu
- użyj oscyloskopu do zbadania kształtu sygnału na wyjściu generatora.
C. Zadanie
- wyznaczyć napięcie wyjściowe V
OUT (p-p)
oraz częstotliwość pracy układu f;
5. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
−
krótki opis ćwiczenia;
−
schematy ideowe układów pomiarowych;
−
wyniki pomiarów;
−
zdjęte oscylogramy i sporządzone wykresy;
−
protokół pomiarowy podpisany przez prowadzącego ćwiczenie;
−
przykładowe obliczenia;
−
wnioski.