Laboratorium Elektroniki
	Generatory sinusoidalne LC i kwarcowe.

CEL
WICZENIA: Celem
wiczenia jest poznanie budowy generatorów sinusoidalnych LC, sposobu zaprojektowania oraz obserwacje charakterystyk przej
ciowych. Zapoznanie si
z w
a
ciwo
ciami pozwoli na znalezienie zastosowania ogólnie generatorów.

1.Wst
p.

Generatorem nazywamy uk
ad elektroniczny przeznaczony do wytwarzania zmiennego przebiegu elektrycznego. W przypadku generatorów drga
sinusoidalnych powinien by
to przebieg harmoniczny o mo
liwie ma
ych zniekszta
ceniach oraz o sta
ej cz
stotliwo
ci i amplitudzie.

Jako obwód elektryczny, generator jest uk
adem niestabilnym, gdy
wytwarza przebieg zmienny bez doprowadzenia sygna
u z zewn
trz.

Parametry opisuj
ce w
a
ciwo
ci generatora s
nast
puj
ce:

- cz
stotliwo

generowania

- amplituda przebiegu

- sta
o

cz
stotliwo
ci

- sta
o

amplitudy

- zawarto

harmonicznych

- fluktuacje cz
stotliwo
ci i amplitudy.

W generatorze drga
sinusoidalnych musi by
zastosowany uk
ad okre
laj
cy cz
stotliwo

, mówimy o generatorach LC, je
li jest to kryszta
piezoelektryczny o generatorach kwarcowych.

2.Przebieg
wiczenia.

2.1 Obliczenia projektowe.

Dla generatora Colpittsa

I tak dla L = 30uH, f = 0.85 Mhz, Ro = 15k

Cce = 1.2 nF = C2

Z warunku amplitudy:
st
d

Cbe = 18 nF = C1

Dla generatora Clappa

Obliczenia z warunku fazy: Xce + Xcb + Xbe = 0

dlaL = 15 uF, f = 0.85 Mhz, Ro = 15k

C1 = 18nF, Cce = C2 = 15 nF, Cbe = C12 = 1.6 nF.

2.2. Obserwacja kszta
tu drga
generatora z wzmacniaczem pasmowym

2.2.1 Schemat uk
adu pomiarowego :

-przy rezystancji ma
ej Rm cz
stotliwo

dolna jest du
a i wynosi f_d = 6890 Hz

-przy rezystancji du
ej RM cz
stotliwo

dolna jest ma
a i wynosi f_d = 200 Hz

- przy regulacji potencjometrem R35. Zerwanie nast
pi
o przy cz
stotliwo
ci f = 5144Hz.

2.3. Badanie sta
o
ci cz
stotliwo
ci generatorów lc i kwarcowego

2.3.1 Schemat uk
adu pomiarowego :

a) Uk
ad Colpitssa b) Uk
ad Clappa

C₁=18nF C₁=18nF

C₂=1.2nF C₂=15 nF

L=30 H C₁₂=1.6nF

2.3.2. Tabele pomiarowe.

generator w uk adzie	fmin [Hz]	fmax [Hz]	wsp. bezwzgl dny [Hz/A]	wsp. wzgl dny
a) Colpitssa	923710	925310	1501•10^3	0.24
b) Clappa	„900000”	„1400000”	„295.3 •10^6”	„43.5”
c) kwarcowy	„819604”	„820215”	„407•10^3”	„0.074”

wspó
czynnik bezwzgl
dny

wspó
czynnik wzgl
dny

2.4.Generator z bramkami i kwarcem.

3.Wnioski.

Generatory to uk
ady wytwarzaj
ce przebiegi elektryczne o okre
lonym kszta
cie. Aby nast
pi
a generacja musz
by
spe
nione dwa warunki:

a) warunek amplitudy |K_u| || = 1,

b) warunek fazy  +  = 0 + 2 (k = 0,1,2, ...)

Zgodnie z warunkiem amplitudy uk
ad mo
e wytwarza
drgania tylko wtedy, gdy wzmacniacz kompensuje dzia
ania t
umi
ce czwórnika sprz

enia zwrotnego. Warunek fazy wskazuje,
e drgania mog
wyst
pi
tylko wtedy, gdy suma przesuni

fazowych wnoszonych przez wzmacniacz i czwórnik sprz

enia zwrotnego wynosi zero lub wielokrotno

360°. Cz
stotliwo

generowania sygna
u zale
y g
ównie od elementów sprz

enia zwrotnego, natomiast amplituda sygna
u od wzmocnienia wzmacniacza.

Pierwszym badanym uk
adem to generator ze wzmacniaczem pasmowym. Przy zmianie obci

enia potencjometrem w gór
amplituda napi
cia maleje, a cz
stotliwo

dolna wynosi f_d=200 Hz (RM). Natomiast zmieniaj
c w dó
f_d=6890 Hz. Otrzymane przebiegi przedstawiono na wykresie.

Drugim uk
adem by
generator Colpitssa, w którym cech
charakterystyczn
jest pojemno
ciowy dzielnik napi
cia C₁ ,C₂ okre
laj
cy warto

napi
cia sprz

enia zwrotnego dodatniego. Od pojemno
ci zast
pczej kondensatorów C₁ ,C₂ po

czonych szeregowo (C = C₁||C₂ ) i indukcyjno
ci L zale
y cz
stotliwo

drga
. W obwód zasilania kolektora jest w

czony d
awik o indukcyjno
ci L_z, który odseparowywuje obwód zasilania od obwodu sygna
u generowanego. Zwi
kszaj
c warto

I_e obserwujemy wzrost amplitudy napi
cia co obrazuje przebieg na wykresie.

Jedynym z generatorów o zwi
kszonej sta
o
ci cz
stotliwo
ci jest generator Clappa, b
d
cy modyfikacj
generatora Colpitssa. zamiast indukcyjno
ci sprz
gaj
cej wej
cie z wyj
ciem zastosowano szeregowy obwód rezonansowy L, C₁₂. Dzi
ki temu, mimo du
ych pojemno
ci kondensatorów C₁, C₂, C₁₂ oraz indukcyjno
ci L mo
e by
spe
niony warunek fazy. Przebiegi napi

przedstawiono na wykresie.

Generator kwarcowy sk
ada si
z szeregowego obwodu rezonansowego o bardzo du
ej dobroci oraz z równoleg
ej pojemno
ci oprawki i doprowadze
. Charakteryzuje si
dwiema cz
stotliwo
ciami: rezonansu szeregowego i równoleg
ego. W najprostszych generatorach kwarcowych rezonator pracuje jako element rezystancyjno indukcyjny. Generatory kwarcowe umo
liwiaj
wytwa
anie sygna
ów o cz
stotliwo
ciach w zakresie 10KHz - 100MHz.

„Niestety z powodu wyst
pienia usterek w przyrz
dach podczas wykonywania
wiczenia, oraz braku dok
adnych cz

ci za
o
onych w projekcie nieuda
o nam si
wykona

wiczenia w pe
ni. Wyniki w generatorach Clappa jak i kwarcowym przepisali
my od kolegów za ich zgod
.”

---