LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH	Dzień tygodnia: wtorek Godz. 8.30
Nr grupy: 8 Nazwisko i imię: Lisowski Pawel 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 = 510					dla R = 1k					dla R = 2k
Uster	Uwy1	Iz	Uster	Uwy1	Iz	Uster	Uwy1	Iz
[V]	[V]	[mA]	[V]	[V]	[mA]	[V]	[V]	[mA]
1	1.119	1.729	1	0.307	0.917	1	0.0011	0.6111
1.5	2.079	2.689	1.5	0.779	1.389	1.5	0.126	0.736
2	3.025	3.635	2	1.259	1.869	2	0.3541	0.9641
2.2	3.407	4.017	2.2	1.463	2.073	2.2	0.4462	1.0562
2.5	3.988	4.598	2.5	1.754	2.364	2.5	0.5899	1.1999
3	4.937	5.547	3	2.243	2.853	3	0.836	1.446
3.2	5.317	5.927	3.2	2.439	3.049	3.2	0.9331	1.5431
3.4	5.689	6.299	3.4	2.638	3.248	3.4	1.0297	1.6397
3.6	6.058	6.668	3.6	2.835	3.445	3.6	1.1269	1.7369
3.8	6.349	6.959	3.82	3.052	3.662	3.83	1.242	1.852

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

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 Porównanie charakterystyk Iz = f(Uster) rzeczywistej i teoretycznej dla R = 510.

Rys.3 Porównanie charakterystyk Iz = f(Uster) rzeczywistej i teoretycznej dla R = 1k.

Rys.4 Porównanie charakterystyk Iz = f(Uster) rzeczywistej i teoretycznej dla R = 2k.

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

III. Pomiar napięć progowych komparatora okienkowego Up1 i Up2.

Pomiar wykonano tylko dla dwóch przypadków ze względu na fakt, iż układ nie funkcjonował poprawnie. Up1 wyznaczono na podstawie odczytu z oscyloskopu.

Lp.	Up1	Up2
	[V]	[V]
1	0	2,63
2	0	2,67
średnia	0	2,65

IV. 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 = 510			dla R = 1k			dla R = 2k
Uster	Fgen	Uster	Fgen	Uster	Fgen
[V]	[kHz]	[V]	[kHz]	[V]	[kHz]
0.99	23.5	0.99	12.2	0.99	5.6
1.5	35.7	1.5	18.9	1.5	9.3
1.8	42.8	1.8	22.9	1.8	11.5
2	47.4	2	25.4	2	12.9
2.2	51.9	2.2	28.1	2.2	14.3
2.5	58.4	2.5	31.9	2.5	15.9
2.7	63.1	2.7	34.1	2.7	17.8
3	70	3	38.9	3	19.6
3.2	74.5	3.2	40.2	3.2	20.9
3.4	78.8	3.4	42.6	3.4	22.4
3.6	83.1	3.6	45.1	3.6	23.7
3.8	87.1	3.8	47.5	3.8	25.1

C=100nF

dla R = 510			dla R = 1k			dla R = 2k
Uster	Fgen	Uster	Fgen	Uster	Fgen
[V]	[kHz]	[V]	[kHz]	[V]	[kHz]
0.99	3.5	0.99	1.8	0.99	0.8
1.5	5.6	1.5	2.8	1.5	1.3
1.8	6.9	1.8	3.4	1.8	1.6
2	7.7	2	3.9	2	1.9
2.2	8.5	2.2	4.3	2.2	2.1
2.5	9.6	2.5	5	2.5	2.4
2.7	10.5	2.7	5.4	2.7	2.6
3	11.8	3	6	3	3
3.2	12.7	3.2	6.4	3.2	3.1
3.4	13.6	3.4	6.8	3.4	3.3
3.6	14.4	3.6	7.2	3.6	3.6
3.8	15.2	3.81	7.6	3.82	3.8

2. Charakterystyki rzeczywiste przestrajania generatora Fgen = f(Uster) dla różnych C i różnych R.

Rys. 5 Charakterystyki rzeczywiste Fgen = f(Uster) dla różnych wartości R i C.

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

Charakterystyki teoretyczne obliczono na podstawie równania :

Równanie to zostało wyprowadzone poniżej.

dla t( 0,
)

Rys. 6 Charakterystyki teoretyczne Fgen = f(Uster) dla różnych wartości R i C.

4. Porównanie charakterystyk rzeczywistych z teoretycznymi dla różnych wartości parametrów, RC.

Rys. 7 Porównanie charakterystyk Fgen = f(Uster) rzeczywistej i teoretycznej dla C = 15nF

i różnych R

Rys. 8 Porównanie charakterystyk Fgen = f(Uster) rzeczywistej i teoretycznej dla C = 100nF

i różnych R

V. 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 można sprawdzić na rys. 2; 3; 4. 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, jednak ze względu na fakt, że układ w tym trybie pracy nie działał prawidłowo pomiary wykonano “na około”. Najpierw zmierzono napięcie Up2, przy którym przeskok był zauważalny, a następnie zmierzono Up1 sprawdzając poziom napięcia na oscyloskopie.

Chociaż podjęto próbę wymiany układów ULY7855 i UL1111 to pomimo tego układ dalej działał nieprawidłowo.

Następnym punktem ćwiczenia było wyznaczenie charakterystyk przestrajania generatora VCO. Na podstawie wzoru teoretycznego (wyprowadzonego w punkcie IV.3) 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=23,5kHz fgórne=87,1kHz) f=63,6kHz przy Uster zmieniającego się od 0,99V do 3,8V. Natomiast najmniejszy zakres przestrajania otrzymujemy dla C=100nF oraz R=2k i wynosi on f=3kHz przy Uster zmieniającym się od 0,99V do 3,82V. 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. Za wyjątkiem charakterystyki dla R = 510 i C = 15nF oraz R=510 i C=100nF charakterystyki rzeczywiste praktycznie pokrywają się z charakterystykami teoretycznymi.

Laboratorium układów elektronicznych strona11

---