LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH	Dzień tygodnia: wtorek Godz. 8.30
Nr grupy: 10 Nazwisko i imię: Lisowski Paweł Werwiński Wojciech	Nr ćwiczenia: 8 Temat: Generator VCO
Data wykonania: 95.11.21	Ocena:

I. Pomiar charakterystyki Iz = f(Uster).

1. Wyznaczenie charakterystyki rzeczywistej układu.

Należało zmierzyć napięcie Uwy1 dla Uster zmieniającego się od wartości minimalnej do maksymalnej dla trzech wartości rezystorów wstawianych do gniazda R i stałej wartości rezystora pomiarowego (2k) wstawionego do gniazda C. Na podstawie wykonanych pomiarów należało obliczyć wartość prądu źródła Iz korzystając ze wzoru:

gdzie:

0,61 jest uśrednioną wartością napięcia baza-emiter tranzystora wyjściowego,

Uwy1 wyrażone w woltach,

Iz w miliamperach.

Tabela wyników

dla R = 510W					dla R = 1kW					dla R = 2kW
Uster	Uwy1	Iz	Uster	Uwy1	Iz	Uster	Uwy1	Iz
[V]	[V]	[mA]	[V]	[V]	[mA]	[V]	[V]	[mA]
0.95	0.564	1.174	0.95	0.048	0.658	0.95	0.0	0.61
3.86	4.14	4.75	3.70	1.87	2.48	3.71	0.65	1.26

Charakterystyki rzeczywiste wykreślone na podstawie pomiarów Iz = f(Uster) przy R-parametr

I z ( mA )

Uster ( V )

rys. 1

2. Wyznaczenie charakterystyk teoretycznych wydajności źródła prądowego Iz=fteor.(Uster) dla zadanych wartości R i ich porównanie z charakterystykami rzeczywistymi.

Charakterystykę teoretyczną wyznaczono na podstawie wzoru:

Na poszczególnych wykresach przedstawiono charakterystykę rzeczywistą i odpowiednią charakterystykę teoretyczną.

rys. 2

rys. 3

rys. 4

We wszystkich przypadkach linią przerywaną oznaczono charakterystykę teoretyczną natomiast linią ciągłą charakterystykę rzeczywistą .

II. Pomiar napięć progowych komparatora okienkowego Up1 i Up2.

Lp.	Up1	Up2
	[V]	[V]
1	2.3	4.8
2	2.1	4.86
średnia	4.83	2.2

III. Pomiar charakterystyk przestrajania generatora Fgen = f(Uster).

Pomiary należało wykonać dla dwóch różnych wartości pojemności wstawionych do gniazda C z czego dla każdego kondensatora należało wykonać pomiary dla trzech różnych wartości rezystorów wstawionych do gniazda R.

1. Tabele wyników:

C=15nF

dla R = 510W			dla R = 1kW			dla R = 2kW
Uster	Fgen	Uster	Fgen	Uster	Fgen
[V]	[kHz]	[V]	[kHz]	[V]	[kHz]
0.95	18.97	0.95	9.44	0.95	4.14
1.5	30.89	1.5	15.93	1.5	7.55
2.0	41.32	2.0	21.18	2.0	10.59
2.5	50.94	2.5	27.29	2.5	13.64
3.0	60.76	3.0	32.60	3.0	16.62
3.66	73.07	3.66	39.63	3.66	20.59

C=100nF

dla R = 510W			dla R = 1kW			dla R = 2kW
Uster	Fgen	Uster	Fgen	Uster	Fgen
[V]	[kHz]	[V]	[kHz]	[V]	[kHz]
0.95	2.84	0.95	1.37	0.95	0.586
1.5	4.76	1.5	2.36	1.5	1.081
2.0	6.50	2.0	3.27	2.0	1.542
2.5	8.26	2.5	4.17	2.5	2.475
3.0	10.00	3.0	5.07	3.0	2.1
3.66	12.41	3.66	6.29	3.66	2.4

2. Charakterystyki rzeczywiste przestrajania generatora Fgen = f(Uster) dla

C = 15nF i różnych R.

Fgen ( kHz )

Uster ( V )

rys. 5

3. Charakterystyki rzeczywiste przestrajania generatora Fgen = f(Uster) dla

C = 100nF i różnych wartości R.

rys. 6

4. Obliczenie teoretycznych przebiegów charakterystyki Fgen teor.=f(Uster)

Charakterystyki teoretyczne obliczono na podstawie równania :

Równanie to zostało wyprowadzone poniżej.

dla t( 0,
)

5. Porównanie charakterystyk Fgen= f (Uster) rzeczywistych z teoretycznymi dla

C = 100nF i różnych wartości R.

rys. 7

6. Porównanie charakterystyk Fgen= f (Uster) rzeczywistych z teoretycznymi dla

C = 15nF i różnych wartości R.

rys. 8

IV. WNIOSKI.

W pierwszym punkcie ćwiczenia zbadaliśmy wydajność źródła prądowego. W układzie pomiarowym źródło prądowe było wykonane za pomocą źródła napięciowego z dołączoną równolegle rezystancją R. Zatem wzór na prąd źródła będzie miał postać:
. Na podstawie wzoru łatwo zauważyć, że prąd powinien zmieniać się liniowo w zależności od zmian napięcia sterującego dla R=const., oraz powinien maleć przy zwiększaniu R dla Uster=const. . Tak też zmieniały się charakterystyki teoretyczne, jednak charakterystyki rzeczywiste otrzymane na podstawie pomiarów nieznacznie odbiegały od ich odpowiedników teoretycznych co widać na wykresach. Różnice te mogły być spowodowane tym, iż w układzie były wykorzystane elementy rzeczywiste o pewnej tolerancji wykonania, dlatego też nie możemy być pewni czy przyjęta do obliczeń teoretycznych rezystancja np. R=510 faktycznie tyle wynosiła. Charakterystyki rzeczywiste i teoretyczne dla odpowiednich R posiadają praktycznie ten sam współczynnik kierunkowy oprócz ch-ki rzeczywistej dla R=2k. Mogło to być spowodowane tym, iż prąd ładowania kondensatora jest ograniczony większą rezystancją, a co za tym idzie proces ładowania kondensatora przebiega wolniej i dla małych napięć sterujących kondensator był niedoładowany. Na podstawie otrzymanych charakterystyk można stwierdzić, iż rezystancje użyte w układzie miały większą wartość niż te przyjęte do obliczeń ch-ki teoretycznej (ch-ki rzeczywiste są przesunięte w dół w stosunku do ch-tyk rzeczywistych).

W następnym punkcie należało wykonać pomiary napięć progowych.Przeskok był zauważalny zarówno dla Up1 jak i dla Up2 i wyniósł odpowiednio 4.83V , 2.2V.

Następnym punktem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk przestrajania generatora VCO. Na podstawie wzoru teoretycznego (wyprowadzonego w punkcie 4 ) można stwierdzić, iż częstotliwość generatora jest liniowo zależna od napięcia sterującego. Otrzymane charakterystyki rzeczywiste Fgen = f(Uster) są także liniowe co oznacza, że badany generator był dobrej klasy. Na podstawie rys. 5 łatwo zauważyć, że badany generator charakteryzuje się największym zakresem przestrajania częstotliwości dla C=15nF oraz R=510 (fdolne=18.97kHz fgórne=73.07kHz) f=54.1kHz przy Uster zmieniającego się od 0,95V do 3,66V. Natomiast najmniejszy zakres przestrajania otrzymujemy dla C=100nF oraz R=2k i wynosi on f=2.5kHz przy Uster zmieniającym się od 0,95V do 3,66V. Duży zakres przestrajania generatora jest okupiony dużym krokiem przestrajania, zatem gdy w układzie wymagany jest mały krok przestrajania to uzyskujemy go kosztem zmniejszenia zakresu przestrajania. Charakterystyki rzeczywiste Fgen = f(Uster) niewiele odbiegają od charakterystyk teoretycznych.