Laboratorium układów elektronicznych
	Temat: Generatory LC i kwarcowy
	Data wykonania ćwiczenia:	Ocena:

Generator LC

Na początku ćwiczenia dokonano pomiaru charakterystyki generatora z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego poprzez pomiar napięć na wyjściach U₁ i U₂ wkładki. Wyznaczona wartość częstotliwości, przy której przesunięcie fazy pomiędzy wejściami wynosi zero jest równa f_g = 944,830 [kHz]. Charakterystyki generatora wykreślono na podstawie danych pomiarowych:

Punkt pracy układu jaki ustali się po zamknięciu pętli sprzężenia zwrotnego można wyznaczyć z przecięcia się otrzymanych charakterystyk z prostą U₁=U₂. Odczytane w ten sposób wartości międzyszczytowe napięcia wyjściowego generatora wynosi około 2 [V] dla układu nieobciążonego i około 1,7 [V] dla obciążonego rezystancją 7,5 [kΩ]. Współczynnik W jest dużo mniejszy od zakładanego i wynosi około 2 (bez obciążenia) i 1,73 (z obciążeniem).

Następnie odłączono generator sterujący i zamknięto pętle sprzężenia zwrotnego oraz zmierzono wartości generowanej częstotliwości, wartość międzyszczytową napięcia wyjściowego i napięcia polaryzacji dla wszystkich możliwych konfiguracji R_obc i U_EE. Otrzymane wartości zestawione są w tabeli 2.

fgen [kHz]	Ugen [V]	UE [V]	warunki pomiaru
945	2	0,669	UEE = -15 [V]	brak obciążenia
946,06	1,55	0,680	UEE = -13,7 [V]
946,27	1,55	0,6817	UEE = -15 [V]		z obciążeniem
947,63	1	0,6908	UEE = - 13,7 [V]

Wrażliwość częstotliwości na zmianę napięcia zasilania została obliczona jako stosunek zmiany częstotliwości do zmiany napięcia zasilania i wynosi 81,5 [Hz/V] dla układu bez obciążenia i 104,6 [Hz/V] dla układu z obciążeniem. Obliczona w podobny sposób wrażliwość względem rezystancji obciążenia wynosi 17 [Hz/kΩ] dla układu zasilanego napięciem -15 [V] i 21 [Hz/kΩ] dla układu zasilanego napięciem -13,7 [V]. Na gruncie liniowej teorii generacji dołączenie obciążenia nie powinno mieć wpływu na częstotliwość generacji ponieważ nie wpływa to na bilans mocy biernej w układzie.

WNIOSKI

Generator LC

Niestety nasz układ projektowy zawierał inne pojemności niż te, które zostały wyliczone w konspekcie, dlatego uzyskaliśmy mniejszy stopień wzbudzenia oraz inny punkt pracy.

Otrzymany w doświadczeniu współczynnik regeneracji jest dużo mniejszy niż zakładany (otrzymano W=2 zakładano W=3,5, dla generatora obciążonego W=1,73 zakładano 2,7). Różnice wynikają z zastosowania innych kondensatorów niż założono.

Charakterystyka U_E0 zależy w bardzo małym stopniu od R_obc. Wartość nieznacznie spada.

Napięcie U_E zależy od obciążenia (0,669 [V] bez obciążenia i 0,68 [V] z obciążeniem), ponieważ pomimo tego, że wpływ R_obc na stałoprądowy punkt pracy jest niewielki, to jednak zmniejszenie dobroci obwodu jest nie do pominięcia.

Zgodnie z liniową teorią generacji dołączenie do wyjścia generatora (obwodu rezonansowego) rezystancji obciążenia R_obc nie powinno wpływać na częstotliwość generowanych drgań. Wynika to ze wzoru na częstotliwość drgań generatora, w którym nie zależy ona ani od R_obc, ani od amplitudy sygnału wyjściowego.

W ćwiczeniu natomiast dołączenie obciążenia spowodowało niewielki wzrost częstotliwości. Spadek amplitudy sygnału wyjściowego powoduje zmianę punktu pracy tranzystora. Powoduje to pośrednio zmianę współczynnika regeneracji a tym samym wpływa na wzrost zniekształceń sygnału wyjściowego.

Zmieniając U_EE zmieniamy prąd kolektora czyli zmienia się punkt pracy tranzystora. Transkonduktancja tranzystora rośnie wraz ze wzrostem prądu kolektora, czyli jeśli zmniejszymy napięcie U_EE to zmniejszymy prąd kolektora oraz transkonduktancje a co za tym idzie i wzmocnienie wzmacniacza, czyli zmienia się amplituda. Częstotliwość zmienia się wskutek zmiany indukcyjności cewki.

Generator kwarcowy

Wrażliwość częstotliwości na zmianę rezystancji obciążenia jest praktycznie niemierzalna, na podstawie uzyskanych danych wyznaczyliśmy ja na poziomie pojedynczych [Hz/kΩ] co równie dobrze może wynikać z dokładności miernika częstotliwości. Można zatem przyjąć, że zmiana rezystancji obciążenia nie powoduje zmiany częstotliwości generatora kwarcowego. Przy kondensatorach takich jak w przypadku generatora LC generator kwarcowy nie wzbudził się.

Ponieważ dla obliczonych wcześniej wartości układ się nie wzbudza, do układu metodą prób i błędów dobrano pojemności wynoszące C₁ = 53 [pF] i C₂ = 3,36 [nF]. Wartość częstotliwości generatora wyniosła f = 1,041 [MHz]. Wartość międzyszczytowa napięcia wynosi 13 [V] przy U_EE = -15 [V] oraz 14,4 [V] przy U_EE = -13,7 [V], co przedstawiają poniższe przebiegi (u góry i_C, na dole u_C)

---