INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI Politechniki Wrocławskiej |
||||
LABOLATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH |
Nr ćwiczenia: 8 |
Wykonał:
|
Data: 31.10.97 815-1100 Pt. |
Ocena: |
TEMAT: Generatory VCO |
||||
SPRAWOZDANIE
Cel ćwiczenia:
Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z zasadami działania, właściwościami i parametrami generatorów VCO
Przebieg ćwiczenia:
W pierwszym punkcie ćwiczenia badaliśmy generator VCO. Naszym zadaniem był pomiar charakterystyk Iz = f(Uster). Pomiar polegał na mierzeniu napięcia Uwyj dla zmieniającego się Uster od wartości min do max, oraz dla różnych wartości rezystorów R = 510Ω, 1kΩ, 2kΩ. Na podstawie tych pomiarów obliczamy wartość prądu źródła Iz = (Uwyj+0,61[V])/1kΩ.
Następnie dokonaliśmy pomiaru napięć progowych komparatora okienkowego ( w celu ustalenia dokładnej wartości pomiar przeprowadziliśmy dwukrotnie ).
W kolejnym punkcie wyznaczaliśmy charakterystykę przestrajania generatora Fgen = f(Uster), dla różnych kombinacji wartości R ( 510Ω, 1kΩ, 2kΩ ), C ( 15nF, 100nF ).
Badanie generatora LC polegało na wyznaczeniu zależności częstotliwości generatora od napięcia sterującego Fgen = f(Uster). Charakterystyki wyznaczyliśmy dla dwóch napięć zasilania Uz = 12V, Uz = 9V.
3. Wykaz przyrządów:
- generator VCO
- generator LC
- miernik częstotliwości
- oscyloskop
- woltomierz analogowy
- woltomierz cyfrowy
- zasilacz stabilizowany
4. Tabele pomiarowe:
Pomiar charakterystyk źródła prądowego generatora VCO, Vcc = 12 V.
R=510 Ω |
R=1kΩ |
R=2kΩ |
|||||||||
Uster |
Uwy |
Iz rz |
Iz t |
Uster |
Uwy |
Iz rz |
Iz t |
Uster |
Uwy |
Iz rz |
Iz t |
[V] |
[V] |
[mA] |
[mA] |
[V] |
[V] |
[mA] |
[mA] |
[V] |
[V] |
[mA] |
[mA] |
0,2 |
0,000 |
0,610 |
0,280 |
0,20 |
0,00 |
0,610 |
0,088 |
0,5 |
0,000 |
0,610 |
0,141 |
0,4 |
0,064 |
0,674 |
0,674 |
0,50 |
0,00 |
0,610 |
0,391 |
1,0 |
0,000 |
0,610 |
0,396 |
0,6 |
0,390 |
1,000 |
1,069 |
0,75 |
0,08 |
0,690 |
0,644 |
1,5 |
0,110 |
0,720 |
0,651 |
0,8 |
0,748 |
1,358 |
1,463 |
1,00 |
0,29 |
0,900 |
0,896 |
2,0 |
0,340 |
0,950 |
0,906 |
1,0 |
1,000 |
1,610 |
1,857 |
1,25 |
0,53 |
1,140 |
1,149 |
2,5 |
0,589 |
1,199 |
1,161 |
1,2 |
1,506 |
2,116 |
2,251 |
1,50 |
0,77 |
1,380 |
1,401 |
3,0 |
0,838 |
1,448 |
1,416 |
1,4 |
1,920 |
2,530 |
2,645 |
1,75 |
1,01 |
1,620 |
1,654 |
3,5 |
1,083 |
1,693 |
1,671 |
1,6 |
2,300 |
2,910 |
3,039 |
2,00 |
1,27 |
1,880 |
1,906 |
4,0 |
1,329 |
1,939 |
1,926 |
1,8 |
2,680 |
3,290 |
3,434 |
2,25 |
1,51 |
2,120 |
2,159 |
4,5 |
1,568 |
2,178 |
2,181 |
2,0 |
3,070 |
3,680 |
3,828 |
2,50 |
1,77 |
2,380 |
2,411 |
5,0 |
1,810 |
2,420 |
2,436 |
2,2 |
3,460 |
4,070 |
4,222 |
2,75 |
2,01 |
2,620 |
2,664 |
5,5 |
2,070 |
2,680 |
2,691 |
2,4 |
3,840 |
4,450 |
4,616 |
3,00 |
2,26 |
2,870 |
2,916 |
6,0 |
2,330 |
2,940 |
2,946 |
2,6 |
4,240 |
4,850 |
5,010 |
3,25 |
2,50 |
3,110 |
3,169 |
6,5 |
2,570 |
3,180 |
3,201 |
2,8 |
4,620 |
5,230 |
5,404 |
3,50 |
2,75 |
3,360 |
3,421 |
7,0 |
2,830 |
3,440 |
3,456 |
3,0 |
5,000 |
5,610 |
5,798 |
3,75 |
3,00 |
3,610 |
3,674 |
7,5 |
2,860 |
3,470 |
3,711 |
3,2 |
5,380 |
5,990 |
6,193 |
4,00 |
3,25 |
3,860 |
3,926 |
8,0 |
2,860 |
3,470 |
3,966 |
3,4 |
5,760 |
6,370 |
6,587 |
4,25 |
3,48 |
4,090 |
4,179 |
10,0 |
2,860 |
3,470 |
4,986 |
3,6 |
6,130 |
6,740 |
6,981 |
4,50 |
3,69 |
4,300 |
4,431 |
|
|
|
|
3,8 |
6,220 |
6,830 |
7,375 |
4,75 |
3,95 |
4,560 |
4,684 |
|
|
|
|
4,0 |
6,230 |
6,840 |
7,769 |
5,00 |
4,18 |
4,790 |
4,936 |
|
|
|
|
4,2 |
6,230 |
6,840 |
8,163 |
5,50 |
4,57 |
5,180 |
5,441 |
|
|
|
|
5,0 |
6,230 |
6,840 |
9,740 |
6,00 |
4,57 |
5,180 |
5,946 |
|
|
|
|
|
|
|
|
8,00 |
4,57 |
5,180 |
7,966 |
|
|
|
|
Pomiar napięć progowych komparatora okienkowego Upmin i Upmax.
® |
Uzmin |
Upmin |
Uzmax |
Upmax |
Pomiar |
[V] |
[V] |
[V] |
[V] |
1 |
2,35 |
2,96 |
4,87 |
5,48 |
2 |
2,35 |
2,96 |
4,87 |
5,48 |
Średnia |
2,35 |
2,96 |
4,87 |
5,48 |
Rzeczywiste napięcia przełączania komparatora okienkowego są wyższe od zmierzonych o wartość spadku napięcia na złączu baza - emiter tranzystora wyjściowego, równą około 0.61 V
Upmin = 2,96 V
Upmax = 5,48 V
Pomiar charakterystyk przestrajania generatora VCO, Vcc = 12 V.
® |
R=510, C=15nF |
R=510,C=100nF |
R=1k, C=15nF |
R=1k, C=100nF |
R=2k, C=15nF |
R=2k, C=100nF |
||||||
Uster |
fzm |
ft |
fzm |
ft |
fzm |
ft |
fzm |
ft |
fzm |
ft |
fzm |
ft |
[V] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
[kHz] |
0,2 |
2,89 |
3,71 |
394 |
0,56 |
1,06 |
1,17 |
143 |
0,17 |
0,117 |
-0,16 |
0,0154 |
-0,02 |
0,5 |
10,79 |
11,53 |
1,55 |
1,73 |
5,16 |
5,17 |
723 |
0,78 |
1,99 |
1,87 |
0,275 |
0,28 |
1,0 |
24,06 |
24,56 |
3,62 |
3,68 |
12,45 |
11,85 |
1,81 |
1,78 |
5,81 |
5,24 |
829 |
0,79 |
1,5 |
36,73 |
37,60 |
5,79 |
5,64 |
19,37 |
18,53 |
2,92 |
2,78 |
9,51 |
8,61 |
1,365 |
1,29 |
2,0 |
48,74 |
50,63 |
7,91 |
7,59 |
26,11 |
25,21 |
3,99 |
3,78 |
13,35 |
11,99 |
1,947 |
1,80 |
2,5 |
60,42 |
63,66 |
9,96 |
9,55 |
32,66 |
31,89 |
5,07 |
4,78 |
16,81 |
15,36 |
2,48 |
2,30 |
3,0 |
71,31 |
76,70 |
12,02 |
11,50 |
39,05 |
38,57 |
6,16 |
5,79 |
20,33 |
18,73 |
3,033 |
2,81 |
3,5 |
82,26 |
89,73 |
14,01 |
13,46 |
45,11 |
45,25 |
7,22 |
6,79 |
23,67 |
22,10 |
3,597 |
3,32 |
4,0 |
91,45 |
102,77 |
15,96 |
15,42 |
51,1 |
51,93 |
8,25 |
7,79 |
26,96 |
25,48 |
4,132 |
3,82 |
4,5 |
97,03 |
115,80 |
17,41 |
17,37 |
56,56 |
58,61 |
9,28 |
8,79 |
30,2 |
28,85 |
4,64 |
4,33 |
5,0 |
97,91 |
128,84 |
17,47 |
19,33 |
61,72 |
65,29 |
10,23 |
9,79 |
33,3 |
32,22 |
5,173 |
4,83 |
6,0 |
99,77 |
154,90 |
17,52 |
23,24 |
70,71 |
78,65 |
12,08 |
11,80 |
39,37 |
38,97 |
6,204 |
5,85 |
7,0 |
99,82 |
180,97 |
17,54 |
27,15 |
72,08 |
92,01 |
12,23 |
13,80 |
43,49 |
45,72 |
6,931 |
6,86 |
8,0 |
99,89 |
207,04 |
17,56 |
31,06 |
72,99 |
105,37 |
12,26 |
15,81 |
45,07 |
52,46 |
7,226 |
7,87 |
9,0 |
99,92 |
233,11 |
17,52 |
34,97 |
73,28 |
118,73 |
12,27 |
17,81 |
45,38 |
59,21 |
7,234 |
8,88 |
10,0 |
99,95 |
259,18 |
17,51 |
38,88 |
73,28 |
132,09 |
12,27 |
19,81 |
45,82 |
65,95 |
7,244 |
9,89 |
Pomiary generatora LC.
® |
Uzas=12V |
Uzas=9V |
Uster |
f |
f |
[V] |
[MHz] |
[MHz] |
2,5 |
2,5040 |
2,4973 |
3 |
2,5220 |
2,5186 |
5 |
2,7340 |
2,7359 |
7 |
2,8670 |
2,8677 |
10 |
3,0074 |
3,0074 |
12 |
3,0764 |
3,0767 |
15 |
3,1595 |
3,1595 |
20 |
3,2650 |
3,2650 |
25 |
3,3435 |
3,3431 |
30 |
3,4063 |
3,4065 |
34 |
3,4483 |
3,4486 |
5. Wzory do obliczeń:
Zmierzony prąd źródła prądowego generatora VCO:
Teoretyczny prąd źródła prądowego generatora VCO:
Teoretyczna częstotliwość generatora VCO:
Wykresy:
7. Uwagi i wnioski:
Na podstawie przeprowadzonych pomiarów zależności prądu źródła od wartości napięcia sterującego możemy zauważyć, że wraz ze wzrostem napięcia sterującego charakterystyka Iź = f( Uster ) zagina się. Wynika to z tego iż ustala się stała wartość napięcia na Rwz. Zjawisko to powstaje na skutek występowania dzielnika napięcia R, Rwz, albowiem tranzystor T1 dla dużych wartości Uster zostaje odcięty natomiast T2 wchodzi w nasycenie. Biorąc z kolei pod uwagę wpływ wartości rezystancji R na kształt otrzymanych charakterystyk możemy zauważyć, że wraz ze wzrostem tej rezystancji wartość prądu Iź maleje, natomiast wzrasta liniowy zakres jego narostu biorąc pod uwagę napięcie sterujące.
Pomierzone charakterystyki przestrajania generatora VCO doskonale obrazują nam wpływ elementów R i C na wartość częstotliwości generowanych sygnałów. Wraz ze wzrostem wartości rezystancji R przy stałej wartości pojemności C widzimy, że wartość generowanych częstotliwości maleje natomiast wzrasta ich liniowy zakres narostu w funkcji napięcia sterującego. Natomiast zmiana pojemności nie wpływa na liniowość przestrajania, a jedynie na częstotliwość generacji układu. Wynika stąd wniosek, że jeśli chcemy uzyskać układ generujący sygnały o charakteryzujący się szerokim zakresem liniowego przestrajania należy zastosować duże wartości rezystancji R, a pojemność C pozwoli na ustalenie odpowiedniej częstotliwości środkowej ( oczywiście w pewnych granicach ). Jeśli natomiast interesuje nas układ generujący większe częstotliwości a nie zależy nam na szerokości przestrajania wówczas użyte elementy powinny mieć małe wartości.
Analizując wyniki przeprowadzonych pomiarów generatora LC zauważamy, że częstotliwość generacji tegoż generatora jest nieliniową funkcją napięcia sterującego. Główną przyczyną tego zjawiska jest nieliniowa zależność pojemności od napięcia zastosowanej diody pojemnościowej. Obserwując natomiast wpływ napięcia zasilania na wartość generowanych częstotliwości widzimy, iż jest on pomijalnie mały nawet przy znacznych zmianach wartości Uzas, co jest niewątpliwą zaletą tego układu. Układ ten w porównaniu z układem poprzednim charakteryzuje się również większymi wartościami generowanych częstotliwości. ®