LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Sprawozdanie z ćwiczenia

Temat: GENERATORY

1. Generatory

Generatory są to układy elektroniczne które przetwarzają energię źródła przebiegu stałego na energię przebiegu zmiennego wyjściowego (impulsowego lub okresowego). W zależności od kształtu przebiegów wyjściowych spotykane są generatory przebiegów sinusoidalnych i niesinusoidalnych. Bez względu na kształt przebiegu wyjściowego, generator nie wymaga zewnętrznego źródła pobudzającego przetwarzającego energię pobieraną z zasilacza w energię drgań. W tym sensie generator jest układem samo wzbudnym - parametry wytwarzanych drgań zależą wyłącznie od budowy i właściwości układu generatora.

W zależności od mechanizmu powstawania drgań układy generacyjne dzielimy na:

• układy z dodatnim sprzężeniem zwrotnym

• układy z rezystancją ujemną

• układy ze sprzężeniem elektronowym

Każdy generator m obwód elektryczny decydujący o częstotliwości wytwarzanych drgań. W zależności od charakteru tego obwodu rozróżniamy:

1. generatory LC, których częstotliwość drgań wyznacza obwód rezonansowy

Generatory LC, stosowane są najczęściej do wytwarzania drgań o częstotliwościach większych od 50 kHz, wykorzystują elementy reaktancyjne jako elementy obwodu sprzężenia zwrotnego oraz obwody rezonansowe wyznaczające częstotliwość drgań. Do podstawowych układów generatorów LC zaliczamy układy: Meissnera, Hartleya, i Colpittsa, prezentujące trzy rodzaje sprzężenia: transformatorowe, indukcyjne, pojemnościowe

Generatory LC:

2. generatory RC, których częstotliwość drgań wyznacza filtr RC

Generatory RC składają się ze wzmacniacza oraz obwodu RC, tworzącego gałąź sprzężenia zwrotnego tak dobraną by tylko dla jednej częstotliwości był spełniony warunek fazy powstawania drgań. Warunek amplitudy jest spełniony przez odpowiedni dobór wzmocnienia wzmacniacza. W generatorach RC stosuje się powszechnie kilka typów obwodów których część jest używana w układach napięciowych a część w układach prądowych. Rodzaje najczęściej stosowanych czwórników: przesuwniki fazowe RC, CR, gałąź selektywna mostka Wiena, układ podwójnego T.

Schemat blokowy generatora RC:

a) generator z obwodem dodatniego sprzężenia zwrotnego

b) generator z obwodami dodatniego i ujemnego sprzężenia zwrotnego

3. generatory elektromechaniczne, których częstotliwość drgań wyznaczają drgające elementy mechaniczne, np. widełki stroikowe w generatorze kamertonowym

2. Warunki generacji

Warunki generacji Barkhausena:

warunek amplitudy - określa zależność między współczynnikiem wzmocnienia wzmacniacza bez sprzężenia i współczynnikiem sprzężenia zwrotnego

warunek fazy - określa całkowite przesunięcie fazowe ϕ toru wzmacniacza i pętli sprzężenia zwrotnego ψ zapewniający dodatnie sprzężenie zwrotne

3. Przebieg Ćwiczeń Laboratoryjnych

a) Celem pierwszego ćwiczenia było wyznaczenie częstotliwości
(połączenie - schemat 1) dla której przesunięcie fazowe między sygnałem wejściowym a wyjściowym wynosi 180°. Do obserwacji przebiegów wykorzystaliśmy oba kanały oscyloskopu wyświetlając sinusoidy jednocześnie, dzięki czemu można było zaobserwować przesunięcie fazowe pomiędzy nimi. Zmieniając wartość częstotliwości generatora dla zadanych pozostałych parametrów można było określić częstotliwość
Do dokładnego ustalenia przesunięcia fazowego wykorzystaliśmy funkcję oscyloskopu wykorzystującą krzywe Lissajous'a.

Obraz uzyskany na oscyloskopie DT-516A:

Szukana częstotliwość:
= 576 Hz

Za pomocą oscyloskopu odczytaliśmy napięcia:
=0,5 V - napięcie na wyjściu

=12,5 V - napięcie na wejściu

Tłumienie:
=25

b) Dla połączenia - schemat 2

Obraz uzyskany na oscyloskopie DT-516A:

W drugim przypadku do generacji drgań wykorzystaliśmy układ ze wzmacniaczem napięciowym, przestrajając wzmacniacz za pomocą potencjometru od wartości minimalnej można było zauważyć na ekranie oscyloskopu moment wzbudzenia się wzmacniacza przy osiągnięciu wymaganej wartości, po wzbudzeniu wzmacniacz potrzebował czasu na ustabilizowanie pracy. Wykres drgań nie był idealnie sinusoidalny, największe zaburzenia są widoczne przy zbliżaniu się przebiegu do wartości maksymalnych. Częstotliwość wygenerowanych drgań wynosiła
= 528 Hz.

Wnioski:

• Drgania generowane przez układ ze wzmacniaczem napięciowym nie są idealnie sinusoidalne, a wzbudzenie następuje przy określonym zestrojeniu.

• Warunkiem generacji niegasnących drgań wzmacniacza RC jest aby wzmocnienie było większe od tłumienia.

Schematy połączeń wykorzystywane podczas laboratorium:

1) Schemat 1

2) Schemat 2

3) Schemat 3

Wykorzystywane elementy:

• RC Generator typ: PO-25

• Miernik Częstotliwości typ: KZ 2131

• Oscyloskop typ: DT-516A

• Generator RC i LC

• Separator

• Czwórnik Sprzężenia Zwrotnego β

• Wzmacniacz napięciowy

---