POLITECHNIKA WROCŁAWSKA	Maciej Kozak 202372 GRUPA 3	Kierunek ETK Rok studiów 2 Semestr IV letni Rok akademicki 2013/2014
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI
Data ćwiczenia : 13.05.2014r	TEMAT: Generator fali sinusoidalnej	Ocena
Numer ćwiczenia : 10

1.Cele ćwiczenia:

Praktyczne poznanie układu generatora fali sinusoidalnej, dobór elementów, warunki wzbudzenia i stabilnej pracy układu, wpływ zasilania i obciążenia. Metody badania i opisu, analiza wyników i sposób ich prezentacji , porównanie wyników badań z oszacowaniami teoretycznymi.

2.Wykorzystane przyrządy:

 Zasilacz stabilizowany typ ZSM-1/97 (zasilanie ±9V; ±15V;+9/-15V;+15/-9V)

 Multimetr METEX (True RMS) MXD-4660 DIGITAL MULTIMETER

jako woltomierz V

 Multimetr MeteX MXD-4660 DIGITAL MULTIMETER

jako częstotliwościomierz Hz

 Oscyloskop OS-5020 20MHz

 Rezystor nastawny dekadowy

 Żaróweczka z włóknem wolframowym typu 12V/50mA o Rmax=240Ω

3.Połączenie i wstępne uruchomienie:

Obserwacje przebiegów zależnych od R1 oraz obecności mostka .

Przy włączonym mostku i R₁=1k5

Przy włączonym mostku i R₁=nieskończoność

Przy włączonym mostku i R₁=0

Przy wyłączonym mostku i podłączonym zamiast niego R=1k8 ukazuję się sinusoida ścięta przy wierzchołkach.

Przy włączonym mostku oraz rezystorze R1=1k5 Ohm na obrazie z oscyloskopu widnieje przebieg

sinusoidalny. Gdybyśmy jeszcze bardziej szczegółowo chcieli opisać kształt napięcie, należało by

dodać ,że owa sinusoida jest lekko pochylona w prawą stronę .

Przy zwarciu R1 możemy zaobserwować obraz przypominający ścięty przebieg prostokątny

Dzieje się to dlatego ,że przy zwarciu opornika R1 nie mamy pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego.

Gdy Rezystor R1zastąpimy zwora , czyli jego rezystancja będzie równa 0, na oscyloskopie

zaobserwujemy prostą z zakłóceniami. Wynika to z tego ,że na pracę generatora wpływają dwa

sprzężenia. W dodatku muszą być spełnione zarówno warunki modułu i fazy. Z racji z fazy są

równe fi(b)=-fi(a) , To ujemne sprzężenie zwrotne jest 3 razy większe od dodatniego i dusi drgania.

Przy wyłączonym mostku oraz wetkniętym w jego miejsce rezystorze 1k8 Ohm wygenerowany

przebieg możemy porównać do sinusoidy ze ściętymi wierzchołkami. Czułość układu z liniową

pętlą ujemnego sprzężenie zwrotnego jest ok. . 0,002% dlatego układ reaguję poprawnie. Na

co dzień używa się jednak układu z mostkiem po to aby amplituda fali nie zmieniała swojej

wartości gwałtownie, za sprawą prze wzbudzenia i zerwania pętli.

4.Badanie wpływu obciążenia i zasilania na układ :

[ ]	[V]	f [kHz]	[V]	[ ]	[%]	[%]
	15	fn=1,019	Uon=4,000	R1n=1,4870	--	--
1,0	15	1,018	3,999	1,4870	-010	-0,025
	9	1,018	3,999	1,4870	-0,10	-0,025
	+15/-9	1,018	3,999	1,4870	-0,10	-0,025
	+9/-15	1,018	3,997	1,4870	-0,10	-0,075

[ ]	[V]	f [kHz]	[V]	[ ]	[%]	[%]
	15	fn=1,016	Uon=4,000	R1n=0,7344	--	--
1,0	15	1,015	3,997	0,7344	-0,10	-0,075
	9	1,013	3,995	0,7344	-0,29	-0,125
	+15/-9	1,014	3,996	0,7344	-0,20	-0,100
	+9/-15	1,014	3,996	0,7344	-0,20	-0,100

Przykładowe obliczenia:

5.Badania wpływu zmian rezystancji R1 w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego na częstotliwość fali f i napięcie Uo ,

stabilność pracy, kształt sinusoidy.

[V]	[V]	f [kHz]	[ ]	[%]	[%]	[V]	f [kHz]	[ ]	[%]	[%]	[V]	[V]	f [kHz]	[ ]	[%]	[%]
8,50	8,500	1,020	1,3770	0,10	-7,40	8,498	1,020	0,6731	0,39	-8,35	8,000	8,030	1,021	1,4000	-0,09	48,94
8,00	7,998	1,021	1,3832	0,20	-6,98	8,005	1,019	0,6763	0,30	-7,91	7,000	7,000	1,022	1,3011	0	38,41
7,50	7,499	1,021	1,3901	0,20	-6,52	7,500	1,019	0,6800	0,30	-7,41	6,000	6,067	1,022	1,2000	0	27,66
7,00	6,994	1,020	1,3980	0,10	-5,99	6,997	1,019	0,6849	0,30	-6,74	5,000	5,039	1,021	1,0820	-0,09	15,11
6,50	6,502	1,020	1,4072	0,10	-5,37	6,498	1,019	0,6893	0,30	-6,14	4,000	4,053	1,022	0,9400	0	0
6,00	5,999	1,020	1,4183	0,10	-4,62	6,003	1,018	0,6951	0,20	-5,35	3,000	2,992	1,022	0,8030	0	-14,57
5,50	5,500	1,019	1,4307	0,00	-3,79	5,501	1,018	0,7023	0,20	-4,37	2,000	1,970	1,022	0,6620	0	-29,57
5,00	5,000	1,019	1,4458	0,00	-2,77	5,002	1,017	0,7111	0,10	-3,17	1,000	1,016	1,022	0,5520	0	-41,28
4,50	4,501	1,019	1,4640	0,00	-1,55	4,501	1,017	0,7214	0,10	-1,77
4,00	4,001	1,018	1,4866	-0,10	-0,03	3,999	1,015	0,7344	-0,10	0
3,50	3,499	1,019	1,5165	0,00	1,98	3,500	1,015	0,7517	-0,10	2,36
3,00	3,000	1,019	1,5537	0,00	4,49	2,998	1,013	0,7750	-0,30	5,53
2,50	2,504	1,020	1,6030	0,10	7,80	2,509	1,012	0,8084	-0,39	10,08
2,00	2,000	1,020	1,6706	0,10	12,35	2,000	1,011	0,8597	-0,49	17,06
1,75	1,7500	1,021	1,7174	0,20	15,49	1,7499	1,011	0,9045	-0,49	23,16
1,50	1,5005	1,022	1,7550	0,29	18,02	1,5004	1,013	0,9530	-0,30	29,76
1,25	1,2497	1,022	1,7840	0,29	19,97	1,2516	1,016	1,0140	0,00	38,07
1,00	0,9799	1,022	1,7980	0,29	20,91	1,0063	1,020	1,0810	0,39	47,19

R_2a=8,2
R_2a=3,9
żarówka

Przykładowe obliczenia:

;;

6.Wykresy :

Wykres 1Wykres zależności częstotliwości fali generowanej od względnych zmian rezystancji R1

Wykres 2 Wykres zależności napięcia wyjściowego generatora od względnych zmian rezystancji R1

7.Wnioski:

Układ do badania wpływu zmian rezystancji R1 w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego na

częstotliwość fali f i napięcie Uo. Z podłączoną żarówką.

W oparciu o wykresy oraz korzystając z kryterium małej czułości napięcia Uo i częstotliwości f na

zmiany rezystancji R1 wywnioskowałem optymalne zakresy rezystancji .

Dla przypadku kiedy R2a=8k2 to przedział rezystancji R1= [ 1,3370 ; 1,4458] kOhm
Dla przypadku kiedy R2a=3k9 to przedział rezystancji R1= [ 0,6731 ; 0,6893] kOhm

W przypadku podłączenia do układu żarówki , podczas zmieniania rezystancji R1 możemy zauważyć

efekt ustalania się amplitudy fali. Po ustaleniu wygenerowana sinusoida jest zbliżona do

matematycznej sinusoidy. Załączenie do układu żarówki powoduje wzrost rezystancji wraz ze

wzrostem mocy.

Opisany efekt ustalenia się amplitudy , w układzie z załączoną żarówką

Dla układ z R1=8k2 Ohm , w wyznaczonych charakterystykach możemy zauważyć widoczne przegięci na końcu wykresu. Może to oznaczać tak małe napięcie ,że układ przestaje widzieć diody.

Mimo tego , że dla układu z rezystancją R2a o połowę mniejszą , wykres charakterystyki zmian względnych rezystancji od napięcia wyjściowego

nie ma widocznego przegięcia u dołu to nie

korzystamy z tego układy , ponieważ częstotliwość fali bardzo szybko staje się znacząco zależna od

względnych zmian rezystancji.

Wszystkie pomiary wykonane w czasie laboratorium zgadzały się w bliskim stopnie z obliczeniami

dokonanymi przed zajęciami.

---