Generatory sinusoidalne Instrukcja do ćwiczenia V.1.2 opracowali: dr inż. A. BÅ‚onarowicz dr inż. M. Magnuski Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z zasadÄ… dziaÅ‚ania budowÄ… i wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ciami sprzężeniowych generatorów sinusoidalnych. W trakcie ćwiczenia obserwowane sÄ… wÅ‚aÅ›ciwoÅ›ci typowych generatorów LC pracujÄ…cych w ukÅ‚adach Colpittsa, Hartleya i Meissnera oraz klasycznych generatorów RC pracujÄ…cych z mostkiem Wiena, czwórnikiem podwójne T ( TT ) i z czwórnikami Å‚aÅ„cuchowymi. Opis stanowiska pomiarowego UkÅ‚ad pomiarowy wykorzystywany do badaÅ„ generatorów tranzystorowych LC, pracujÄ…cych w ukÅ‚adach Colpittsa, Hartleya i Meissnera znajduje siÄ™ w lewej części modelu laboratoryjnego. Widok pÅ‚yty czoÅ‚owej sekcji modelu przeznaczonej do badaÅ„ generatorów LC przedstawiony jest na rysunku 1. Rys. 1. Widok pÅ‚yty czoÅ‚owej sekcji modelu przeznaczonej do badaÅ„ generatorów LC Zastosowane rozwiÄ…zanie pozwala badać ukÅ‚ady generatorów z tranzystorem pracujÄ…cym w dowolnej konfiguracji (WE, WB, WC). Poszczególne generatory LC zestawia siÄ™ z ukÅ‚adu aktywnego, skonstruowanego z wykorzystaniem tranzystora T i z czwórnika selektywnego w postaci równolegÅ‚ego ukÅ‚adu rezonansowego LC. UkÅ‚ady poszczególnych generatorów uzyskuje siÄ™ poprzez zbudowanie jednoobwodowego wzmacniacza rezonansowego, (nie wprowadzajÄ…cego przesuniÄ™cia fazowego na czÄ™stotliwoÅ›ci roboczej), pracujÄ…cego w wybranym ukÅ‚adzie pracy tranzystora i objÄ™cie go pÄ™tlÄ… dodatniego sprzężenia zwrotnego (zwarcie wejÅ›cia wzmacniacza selektywnego z jego wyjÅ›ciem). Istnieje również możliwość budowy generatorów zÅ‚ożonych z szerokopasmowego wzmacniacza oporowego i odpowiedniego czwórnika sprzężenia (rzadko stosowanych w praktyce). Zastosowany w modelu ukÅ‚ad rezonansowy ma konstrukcjÄ™ uniwersalnÄ…, co objawia siÄ™ podzieleniem za pomocÄ… odczepów cewki stanowiÄ…cej indukcyjność głównÄ… obwodu, podzieleniem za pomocÄ… odczepów kondensatora stanowiÄ…cego pojemność równolegÅ‚Ä… obwodu, zastosowaniem stopniowanej cewki sprzÄ™gajÄ…cej oraz równolegÅ‚ego potencjometru P0 sÅ‚użącego do doboru dobroci Q obwodu. Zastosowanie stopniowania elementów skÅ‚adowych ukÅ‚adu rezonansowego pozwala na budowanie z niego czwórnika selektywnego o zmiennej (w zależnoÅ›ci od wybranego odczepu cewki czy kondensatora) przekÅ‚adni, pozwala wybrać rodzaj sprzężenia (dzielnik pojemnoÅ›ciowy, dzielnik indukcyjny, transformator) oraz zmieniać dobroć ukÅ‚adu (straty w ukÅ‚adzie). Taka konstrukcja ukÅ‚adu rezonansowego pozwala budować: ·ð wzmacniacze rezonansowe z dopasowaniem obciążenia za pomocÄ… dzielnika pojemnoÅ›ciowego, z których po wprowadzeniu dodatniego sprzężenia zwrotnego powstajÄ… generatory Colpittsa, ·ð wzmacniacze rezonansowe z dopasowaniem obciążenia za pomocÄ… dzielnika indukcyjnego, z których po wprowadzeniu dodatniego sprzężenia zwrotnego powstajÄ… generatory Hartleya, ·ð wzmacniacze rezonansowe z transformatorowym dopasowaniem obciążenia, z których po wprowadzeniu dodatniego sprzężenia zwrotnego powstajÄ… generatory Meissnera. Zastosowany w modelu ukÅ‚ad aktywny jest zbudowany z jednego tranzystora bipolarnego z potencjometrycznym ukÅ‚adem polaryzacji bazy wykonanym z rezystora RB1 i potencjometru P1. Potencjometr P1 sÅ‚uży do regulacji prÄ…du kolektora. W emiterze tranzystora znajduje siÄ™ szeregowe poÅ‚Ä…czenie rezystora RE i potencjometru P2. Potencjometr P2 przewidziany jest do regulacji wzmocnienia. Do ewentualnego wykorzystania jako rezystory kolektorowe przewidziano rezystory RC1, RC2. W celu prowadzenia sygnaÅ‚u oraz zwierania poszczególnych wÄ™złów ukÅ‚adu do masy (dla skÅ‚adowej zmiennej) zastosowano kondensatory CB, CE, CC, CG. Schematy ideowe poszczególnych generatorów zamieszczono w tabeli 1. T. 1. Schematy ideowe generatorów LC dla trzech ukÅ‚adów pracy (WE,WB, WC) tranzystora bipolarnego Gen. Meissnera Gen. Hartleya Gen. Colpittsa W E W B W C Uwaga! W praktycznych rozwiÄ…zaniach generatorów LC nie używa siÄ™ elementów regulacyjnych do ustalania punktu pracy elementu aktywnego i do ustalania wartoÅ›ci wzmocnienia (w ukÅ‚adach tych nie wystÄ™pujÄ… żadne potencjometry). Zarówno punkt pracy jak i wzmocnienie ustalane sÄ… poprzez precyzyjny dobór wartoÅ›ci rezystancji, stosunków pojemnoÅ›ci , stosunków indukcyjnoÅ›ci lub przekÅ‚adni. UkÅ‚ad pomiarowy wykorzystywany do badaÅ„ generatorów sinusoidalnych RC, pracujÄ…cych z mostkiem Wiena, czwórnikiem TT i z czwórnikami Å‚aÅ„cuchowymi znajduje siÄ™ w prawej części modelu laboratoryjnego. Widok pÅ‚yty czoÅ‚owej sekcji modelu przeznaczonej do badaÅ„ generatorów RC przedstawiony jest na rysunku 2. Rys. 2. Widok pÅ‚yty czoÅ‚owej sekcji modelu przeznaczonej do badaÅ„ generatorów LC UkÅ‚ad pomiarowy skÅ‚ada siÄ™ z uniwersalnego wzmacniacza zbudowanego z zastosowaniem scalonego wzmacniacza operacyjnego i czterech czwórników sprzężenia zwrotnego: czwórnika Wiena, czwórnika TT , dolnoprzepustowego czwórnika Å‚aÅ„cuchowego (3RC) i górnoprzepustowego czwórnika Å‚aÅ„cuchowego (3CR). Oba czwórniki Å‚aÅ„cuchowe majÄ… możliwość doÅ‚Ä…czenia dodatkowej sekcji. Zastosowany w ukÅ‚adzie wzmacniacz ma konstrukcjÄ™ pozwalajÄ…cÄ… na uzyskanie odpowiednich dla poszczególnych czwórników wartoÅ›ci wzmocnienia i przesuniÄ™cia fazowego. Wartość wzmocnienia jest regulowana potencjometrem P3. Dla generatora z mostkiem Wiena wejÅ›cie ukÅ‚adu stanowi wejÅ›cie nieodwracajÄ…ce wzmacniacza operacyjnego, rezystor R1 jest doÅ‚Ä…czony do masy ukÅ‚adu. Rezystor R2 pozostaje odÅ‚Ä…czony. Dla pozostaÅ‚ych generatorów wejÅ›cie nieodwracajÄ…ce wzmacniacza operacyjnego doÅ‚Ä…czone jest do masy ukÅ‚adu, a wejÅ›cie sygnaÅ‚owe stanowi zacisk rezystora R2. Rezystor R1 pozostaje odÅ‚Ä…czony. Wzmacniacz jest wyposażony w element nieliniowy wykonany jako dwójnik z diod D1, D2, przeznaczony do stabilizacji amplitudy sygnaÅ‚u wyjÅ›ciowego, który można doÅ‚Ä…czyć równolegle do rezystora R3. Poszczególne generatory buduje siÄ™ doÅ‚Ä…czajÄ…c wyjÅ›cie wybranego czwórnika sprzężenia zwrotnego do wejÅ›cia wzmacniacza z jednoczesnym poÅ‚Ä…czeniem wyjÅ›cia wzmacniacza do wejÅ›cia wybranego czwórnika sprzężenia. Program ćwiczenia Program ćwiczenia jest przedstawiony w formie poleceÅ„, które należy Å›ciÅ›le wykonywać w podanej kolejnoÅ›ci. Sprawozdanie z ćwiczenia ma zawierać odpowiedzi na pytania zawarte w treÅ›ci programu ćwiczenia. 1. Ustawianie statycznego punktu pracy tranzystora ·ð Zmontować wzmacniacz rezonansowy w ukÅ‚adzie WE zgodnie z rys. 3a Uwaga! Kondensator blokujÄ…cy zasilanie (doÅ‚Ä…czony do zacisku zasilania) znajduje siÄ™ wewnÄ…trz modelu. ·ð Ustawić potencjometry: P0 poÅ‚owa skali; P1 0; P2 poÅ‚owa skali. ·ð DoÅ‚Ä…czyć sondy oscyloskopowe: CH I do emitera tranzystora, CH II do kolektora tranzystora. ·ð Ustawić oscyloskop w obu kanaÅ‚ach: czuÅ‚ość 2V/dz, sprzężenie GND, pozycja dolna krawÄ™dz ekranu. PrzeÅ‚Ä…cznik sprzężenie w obu kanaÅ‚ach przestawić w pozycjÄ™ DC. WÅ‚Ä…czyć zasilanie modelu. Lina CH II (kolektor) powinna pojawić siÄ™ na Å›rodku ekranu, co odpowiada napiÄ™ciu kolektora 8V. Linia CH I (emiter) powinna pozostać na 0V (tranzystor odciÄ™ty). ·ð Za pomocÄ… potencjometru P1 można zmieniać poÅ‚ożenia linii CH I (napiÄ™cie emitera) w zakresie od 0 do 3.2V. Ustawić P1 tak, aby napiÄ™cie emitera byÅ‚o równe 2.0V. Uwaga! Nastawy potencjometru P1 nie należy zmieniać przez caÅ‚y czas trwania ćwiczenia. Rys.3. wzmacniacze rezonansowe, a) w ukÅ‚adzie WE, b) w ukÅ‚adzie WB 2. Badanie wÅ‚asnoÅ›ci wzmacniacza rezonansowego WE ·ð DoÅ‚Ä…czyć generator sygnaÅ‚u sinusoidalnego do bazy tranzystora przez kondensator 1źF (wejÅ›cie wzmacniacza WE). Ustawić czÄ™stotliwość generatora równÄ… czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej obwodu, wyliczonej z danych L0, C0. Dobrać poziom sygnaÅ‚u z generatora tak, aby amplituda skÅ‚adowej zmiennej napiÄ™cia na kolektorze tranzystora wynosiÅ‚a 4Vpp. ·ð Precyzyjnie skorygować czÄ™stotliwość generatora tak, aby uzyskać maksymalnÄ… amplitudÄ™ skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze tranzystora. Dla skorygowanej czÄ™stotliwoÅ›ci (rzeczywistej czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej obwodu) ustawić poziom sygnaÅ‚u z generatora tak, aby amplituda skÅ‚adowej zmiennej napiÄ™cia na kolektorze wynosiÅ‚a 8Vpp. ·ð Sprawdzić jak zmienia siÄ™ amplituda skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze przy odstrajaniu czÄ™stotliwoÅ›ci generatora w górÄ™ i w dół od czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej. WyjaÅ›nić przyczynÄ™. ·ð Wyznaczyć pasmo przenoszenia wzmacniacza na podstawie pomiarów dolnej i górnej czÄ™stotliwoÅ›ci granicznej, przy której amplituda skÅ‚adowej zmiennej napiÄ™cia na kolektorze zmniejsza siÄ™ o 6dB tzn. z 8Vpp do 4Vpp. ·ð Powrócić do rzeczywistej czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej obwodu, przy której uzyskuje siÄ™ maksymalnÄ… amplitudÄ™ skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze. ·ð ZmieniajÄ…c poÅ‚ożenie potencjometru P0 zaobserwować jak zmienia siÄ™ amplituda skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze. WyjaÅ›nić przyczynÄ™. Powrócić do nastawy P0 w poÅ‚owie skali. ·ð ZmieniajÄ…c poÅ‚ożenie potencjometru P2 zaobserwować jak zmienia siÄ™ amplituda skÅ‚adowej zmiennej napiÄ™cia na kolektorze. WyjaÅ›nić przyczynÄ™. Powrócić do nastawy P2 w poÅ‚owie skali. ·ð ZwiÄ™kszajÄ…c poziom sygnaÅ‚u z generatora doprowadzić do stanu, w którym minimalna wartość napiÄ™cia na kolektorze osiÄ…ga wartość napiÄ™cia na emiterze 2V (tranzystor nasyca siÄ™ UCE=0). Maksymalna wartość napiÄ™cia na kolektorze osiÄ…ga wówczas 13& 14V, a wiÄ™c jest wiÄ™ksza od napiÄ™cia zasilania prawie 2 razy. Powrócić do amplitudy 8Vpp skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze. 3. Ustawianie warunku generacji w ukÅ‚adzie WE ·ð OdÅ‚Ä…czyć sondy oscyloskopowe od emitera i kolektora tranzystora. ·ð SondÄ™ CH I podÅ‚Ä…czyć do wejÅ›cia wzmacniacza (równolegle z generatorem sygnaÅ‚owym). SondÄ™ CH II podÅ‚Ä…czyć do cewki sprzÄ™gajÄ…cej obwodu rezonansowego: masa do zacisku 0.000, gorÄ…cy do zacisku 0.050. W obu kanaÅ‚ach oscyloskopu ustawić: czuÅ‚ość 0.1V/dz, sprzężenie AC, pozycja Å›rodek ekranu. Zaobserwować jak zmienia siÄ™ amplituda i faza obu sygnałów przy niewielkim odstrajaniu od czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej. Powrócić do czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej. ·ð PozostawiajÄ…c masÄ™ sondy oscyloskopowej na zacisku 0.000 cewki sprzÄ™gajÄ…cej, doÅ‚Ä…czać przewód gorÄ…cy do innych zacisków cewki sprzÄ™gajÄ…cej, do zacisków (odczepów) cewki głównej obwodu rezonansowego oraz do zacisków dzielnika pojemnoÅ›ciowego obwodu rezonansowego. Należy zaobserwować, że napiÄ™cia na zaciskach cewki sprzÄ™gajÄ…cej, cewki głównej i dzielnika pojemnoÅ›ciowego majÄ… zawsze jednakowe fazy i jednakowe amplitudy dla okreÅ›lonej wartoÅ›ci współczynnika podziaÅ‚u (U/U0=0.025, 0.050, 0.075, & ). DoÅ‚Ä…czyć ponownie gorÄ…cy przewód sondy do zacisku 0.050 cewki sprzÄ™gajÄ…cej. ·ð PrzeÅ‚Ä…czyć oscyloskop w tryb pracy XY. Skorygować i zanotować czÄ™stotliwość, przy której przesuniÄ™cie fazowe pomiÄ™dzy sygnaÅ‚em wejÅ›ciowym i wyjÅ›ciowym wynosi 180° (ukoÅ›na cienka linia na ekranie). ·ð Zamienić koÅ„cówki sondy CH II: masa do zacisku 0.050; gorÄ…cy do zacisku 0.000. WyjaÅ›nić przyczynÄ™ zmiany poÅ‚ożenia linii ukoÅ›nej na ekranie. PrzeÅ‚Ä…czyć oscyloskop w tryb pracy napiÄ™cie-czas. Za pomocÄ… potencjometru P2 doprowadzić do precyzyjnego pokrycia siÄ™ sygnałów w obu kanaÅ‚ach oscyloskopu. Pokrycie obu sygnałów oznacza, że wzmocnienie wzmacniacza wynosi 1 oraz przesuniÄ™cie fazowe wynosi 0°, a zatem speÅ‚niony jest warunek generacji. Zanotować czÄ™stotliwość generatora. 4. Badanie generatora Meisnera WE ·ð OdÅ‚Ä…czyć generator sygnaÅ‚owy i sondÄ™ CH II oscyloskopu oraz poÅ‚Ä…czyć zacisk 0.050 cewki sprzÄ™gajÄ…cej do masy wzmacniacza i zacisk 0.000 cewki sprzÄ™gajÄ…cej do wejÅ›cia wzmacniacza. Na ekranie w CH I powinien pojawić siÄ™ sygnaÅ‚ sinusoidalny o maÅ‚ej amplitudzie. Brak sygnaÅ‚u może wynikać z nieprecyzyjnego wykonania poprzednich operacji lub z powodu obciążenia uzwojenia sprzÄ™gajÄ…cego innÄ… niż oscyloskop impedancjÄ… wejÅ›ciowÄ… wzmacniacza. Należy wówczas nieznacznie zwiÄ™kszyć wzmocnienie wzmacniacza obracajÄ…c potencjometr P2 w prawo. ·ð Za pomocÄ… miernika czÄ™stotliwoÅ›ci doÅ‚Ä…czonego do wejÅ›cia wzmacniacza (równolegle z sondÄ… CH I oscyloskopu) zmierzyć czÄ™stotliwość generowanego sygnaÅ‚u. ·ð SondÄ™ CH I oscyloskopu odÅ‚Ä…czyć od wejÅ›cia wzmacniacza i doÅ‚Ä…czyć do emitera tranzystora SondÄ™ CH II doÅ‚Ä…czyć do kolektora tranzystora. W obu kanaÅ‚ach oscyloskopu ustawić: czuÅ‚ość 2V/dz, sprzężenie GND, pozycja dolna krawÄ™dz ekranu. PrzeÅ‚Ä…cznik sprzężenie w obu kanaÅ‚ach oscyloskopu przestawić w pozycjÄ™ DC. Potencjometr P2 ustawić tak, aby amplituda skÅ‚adowej zmiennej napiÄ™cia na kolektorze tranzystora wynosiÅ‚a 8Vpp. ·ð Zaobserwować wpÅ‚yw dobroci, wzmocnienia oraz odczepu na cewce sprzÄ™gajÄ…cej obwodu rezonansowego na amplitudÄ™, znieksztaÅ‚cenia i czÄ™stotliwość generowanego sygnaÅ‚u. Przy znacznym przekroczeniu warunku amplitudy i maÅ‚ej dobroci obwodu rezonansowego ukÅ‚ad generuje sygnaÅ‚ o modulowanej amplitudzie lub wzbudza siÄ™ i gaÅ›nie cyklicznie. Drgania majÄ… charakter relaksacyjny i polegajÄ… na cyklicznej zmianie punktu pracy. Praktycznie sprawdzić wystÄ™powanie wymienionego efektu. ·ð Powrócić do nastawy P0 w poÅ‚owie zakresu oraz P2 tak, aby amplituda skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze wynosiÅ‚a 8Vpp. 5. Badanie generatora Hartleya i Colpittsa WE ·ð Nie zmieniajÄ…c nastaw potencjometrów P0 i P2, pozostawiajÄ…c sondy oscyloskopowe na emiterze i kolektorze tranzystora oraz sondÄ™ miernika czÄ™stotliwoÅ›ci na wejÅ›ciu wzmacniacza, przebudować ukÅ‚ad na generator Hartleya WE, a nastÄ™pnie na generator Colpittsa WE. W ukÅ‚adzie Colpittsa konieczne jest zastosowanie dodatkowego rezystora, umożliwiajÄ…cego przepÅ‚yw prÄ…du staÅ‚ego do kolektora tranzystora doÅ‚Ä…czonego tak, aby w minimalnym stopniu oddziaÅ‚ywaÅ‚ na dobroć obwodu rezonansowego. Zastosować rezystor RC1 (4.7k) zgodnie ze schematem. Każdy z ukÅ‚adów powinien generować na bardzo zbliżonej czÄ™stotliwoÅ›ci z podobnÄ… amplitudÄ… skÅ‚adowej zmiennej sygnaÅ‚u na kolektorze tranzystora. ·ð Dla ukÅ‚adu Hartleya i Colpittsa wyjaÅ›nić w jaki sposób speÅ‚niony jest warunek fazy i amplitudy. ·ð Dlaczego w ukÅ‚adzie Colpittsa nastÄ…piÅ‚o przesuniÄ™cie skÅ‚adowej staÅ‚ej napiÄ™cia na kolektorze? ·ð Zaobserwować wpÅ‚yw dobroci, wzmocnienia oraz odczepu na cewce obwodu rezonansowego lub dzielniku pojemnoÅ›ciowym na amplitudÄ™, znieksztaÅ‚cenia i czÄ™stotliwość generowanego sygnaÅ‚u. Sprawdzić skÅ‚onność ukÅ‚adu do powstawania drgaÅ„ relaksacyjnych przy znacznym przekroczeniu warunku amplitudy. 6. Ustawianie warunku generacji w ukÅ‚adzie WB ·ð PozostawiajÄ…c sondy oscyloskopowe na emiterze i kolektorze tranzystora, odÅ‚Ä…czyć sondÄ™ miernika czÄ™stotliwoÅ›ci oraz przebudować ukÅ‚ad na wzmacniacz rezonansowy WB zgodnie z rys. 3b. W stosunku do ukÅ‚adu WE wystarczy dla skÅ‚adowej zmiennej odÅ‚Ä…czyć od masy suwak potencjometru P2 oraz doÅ‚Ä…czyć do masy bazÄ™ tranzystora. Ustawić potencjometry: P0 poÅ‚owa zakresu; P2 poÅ‚owa zakresu. Wykonane operacje nie powodujÄ… zmiany statycznego punktu pracy tranzystora ustawionego w pkt. 1, co potwierdzi poÅ‚ożenie linii na ekranie oscyloskopu. ·ð DoÅ‚Ä…czyć generator sygnaÅ‚u sinusoidalnego do suwaka potencjometru P2 przez kondensator 1źF (wejÅ›cie wzmacniacza WB). Ustawić czÄ™stotliwość generatora równÄ… czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej obwodu (maksymalna amplituda skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze tranzystora). Dobrać poziom sygnaÅ‚u z generatora tak, aby amplituda skÅ‚adowej zmiennej napiÄ™cia na kolektorze tranzystora wynosiÅ‚a 4Vpp. ·ð OdÅ‚Ä…czyć sondy oscyloskopowe od kolektora i emitera tranzystora. SondÄ™ CH I podÅ‚Ä…czyć do wejÅ›cia wzmacniacza (suwak potencjometru P2 przez kondensator 1źF). SondÄ™ CH II podÅ‚Ä…czyć do cewki sprzÄ™gajÄ…cej obwodu rezonansowego: masa do zacisku 0.000; gorÄ…cy do zacisku 0.050. W obu kanaÅ‚ach oscyloskopu ustawić: czuÅ‚ość 0.1V/dz, sprzężenie AC, pozycja Å›rodek ekranu. Zaobserwować jak zmienia siÄ™ amplituda i faza obu sygnałów przy niewielkim odstrajaniu od czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej. Powrócić do czÄ™stotliwoÅ›ci rezonansowej. ·ð PozostawiajÄ…c masÄ™ sondy oscyloskopowej na zacisku 0.000 cewki sprzÄ™gajÄ…cej, doÅ‚Ä…czać przewód gorÄ…cy do innych zacisków cewki sprzÄ™gajÄ…cej, do zacisków (odczepów) cewki głównej obwodu rezonansowego oraz do zacisków dzielnika pojemnoÅ›ciowego obwodu rezonansowego. Należy zaobserwować, że napiÄ™cia na zaciskach cewki sprzÄ™gajÄ…cej, cewki głównej i dzielnika pojemnoÅ›ciowego majÄ… zawsze jednakowe fazy i jednakowe amplitudy dla okreÅ›lonej wartoÅ›ci współczynnika podziaÅ‚u (U/U0=0.025, 0.050, 0.075, & ). DoÅ‚Ä…czyć ponownie gorÄ…cy przewód sondy do zacisku 0.050 cewki sprzÄ™gajÄ…cej. ·ð PrzeÅ‚Ä…czyć oscyloskop w tryb pracy XY. Skorygować i zanotować czÄ™stotliwość, przy której przesuniÄ™cie fazowe pomiÄ™dzy sygnaÅ‚em wejÅ›ciowym i wyjÅ›ciowym wynosi 0° (ukoÅ›na cienka linia na ekranie). ·ð PrzeÅ‚Ä…czyć oscyloskop w tryb pracy napiÄ™cie czas. Za pomocÄ… potencjometru P2 doprowadzić do precyzyjnego pokrycia siÄ™ sygnałów w obu kanaÅ‚ach oscyloskopu. Pokrycie obu sygnałów oznacza, że wzmocnienie wzmacniacza wynosi 1 oraz przesuniÄ™cie fazowe wynosi 0°, a zatem speÅ‚niony jest warunek generacji. Zanotować czÄ™stotliwość generatora. 7. Badanie generatora Meisnera WB. ·ð OdÅ‚Ä…czyć generator sygnaÅ‚owy i sondÄ™ CH II oscyloskopu oraz poÅ‚Ä…czyć zacisk 0.000 cewki sprzÄ™gajÄ…cej do masy wzmacniacza i zacisk 0.050 cewki sprzÄ™gajÄ…cej do wejÅ›cia wzmacniacza. Na ekranie w CH I powinien pojawić siÄ™ sygnaÅ‚ sinusoidalny o maÅ‚ej amplitudzie. Brak sygnaÅ‚u może wynikać z nieprecyzyjnego wykonania poprzednich operacji lub z powodu obciążenia uzwojenia sprzÄ™gajÄ…cego innÄ… niż oscyloskop impedancjÄ… wejÅ›ciowÄ… wzmacniacza. Należy wówczas nieznacznie zwiÄ™kszyć wzmocnienie wzmacniacza obracajÄ…c potencjometr P2 w prawo. ·ð Za pomocÄ… miernika czÄ™stotliwoÅ›ci doÅ‚Ä…czonego do wejÅ›cia wzmacniacza (równolegle z sondÄ… CH I oscyloskopu) zmierzyć czÄ™stotliwość generowanego sygnaÅ‚u. ·ð SondÄ™ CH I oscyloskopu odÅ‚Ä…czyć od wejÅ›cia wzmacniacza i doÅ‚Ä…czyć do emitera tranzystora. SondÄ™ CH II doÅ‚Ä…czyć do kolektora tranzystora. W obu kanaÅ‚ach oscyloskopu ustawić: czuÅ‚ość 2V/dz, sprzężenie GND, pozycja dolna krawÄ™dz ekranu. PrzeÅ‚Ä…cznik sprzężenie w obu kanaÅ‚ach oscyloskopu przestawić w pozycjÄ™ DC. Potencjometr P2 ustawić tak, aby amplituda skÅ‚adowej zmiennej napiÄ™cia na kolektorze tranzystora wynosiÅ‚a 8Vpp. ·ð Zaobserwować wpÅ‚yw dobroci, wzmocnienia oraz odczepu na cewce sprzÄ™gajÄ…cej obwodu rezonansowego na amplitudÄ™, znieksztaÅ‚cenia i czÄ™stotliwość generowanego sygnaÅ‚u. Sprawdzić skÅ‚onność ukÅ‚adu do powstawania drgaÅ„ relaksacyjnych przy znacznym przekroczeniu warunku amplitudy. ·ð Powrócić do nastawy P0 w poÅ‚owie zakresu oraz P2 tak, aby amplituda skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze wynosiÅ‚a 8Vpp. 8. Badanie generatora Hartleya i Colpittsa WB ·ð Nie zmieniajÄ…c nastaw potencjometrów P0 i P2, pozostawiajÄ…c sondy oscyloskopowe na kolektorze i emiterze tranzystora oraz sondÄ™ miernika czÄ™stotliwoÅ›ci na wejÅ›ciu wzmacniacza, przebudować ukÅ‚ad na generator Hartleya WB, a nastÄ™pnie Colpittsa WB. W tym celu należy przewód podÅ‚Ä…czony do zacisku 0.050 uzwojenia sprzÄ™gajÄ…cego przenieść do zacisku 0.050 uzwojenia głównego (Hartley), a nastÄ™pnie do zacisku 0.050 dzielnika pojemnoÅ›ciowego (Colpitts). Każdy z ukÅ‚adów powinien generować na zbliżonej czÄ™stotliwoÅ›ci z podobnÄ… amplitudÄ… skÅ‚adowej zmiennej sygnaÅ‚u na kolektorze tranzystora. ·ð Potwierdzić poznany w poprzednich ukÅ‚adach generatorów wpÅ‚yw dobroci, wzmocnienia oraz odczepu na cewce lub dzielniku pojemnoÅ›ciowym na amplitudÄ™, znieksztaÅ‚cenia i skÅ‚onność do powstawania drgaÅ„ relaksacyjnych. ·ð Powrócić do nastawy P0 w poÅ‚owie zakresu oraz P2 tak, aby amplituda skÅ‚adowej zmiennej na kolektorze tranzystora wynosiÅ‚a 8Vpp. 9. Badanie generatora Meisnera, Hartleya i Colpittsa WC ·ð AnalizujÄ…c schematy generatorów można wykazać, że odpowiednie ukÅ‚ady generatorów WC powstajÄ… z ukÅ‚adów WB przez odÅ‚Ä…czenie od masy bazy i doÅ‚Ä…czenie do masy (dla skÅ‚adowej zmiennej) kolektora tranzystora. ·ð Nie zmieniajÄ…c nastaw potencjometrów P0 i P2, pozostawiajÄ…c sondy oscyloskopowe na kolektorze i emiterze tranzystora oraz sondÄ™ miernika czÄ™stotliwoÅ›ci (na suwaku P2 przez kondensator 1źF), przebudować ukÅ‚ad na dowolny generator WC. Zwrócić uwagÄ™, że zacisk obwodu rezonansowego oznaczony kropkÄ… musi być podÅ‚Ä…czony do masy, a sprzężenie zwrotne realizowane jest przez podÅ‚Ä…czenie do zacisku 0.050. ·ð RegulujÄ…c potencjometrem P2 doprowadzić do pojawienia siÄ™ na emiterze tranzystora sygnaÅ‚u sinusoidalnego o amplitudzie 2Vpp. NapiÄ™cie na kolektorze pozostaje staÅ‚e, równe napiÄ™ciu zasilania wyjaÅ›nić dlaczego. ·ð SondÄ™ oscyloskopu CH II przenieść z kolektora na bazÄ™ tranzystora. Czym różniÄ… siÄ™ sygnaÅ‚y na bazie i emiterze tranzystora? ·ð Nie zmieniajÄ…c nastaw potencjometrów P0 i P2 sprawdzić dziaÅ‚anie pozostaÅ‚ych dwóch generatorów w ukÅ‚adzie WC. W tym celu należy zmieniać podÅ‚Ä…czenie przewodu Å‚Ä…czÄ…cego suwak potencjometru P2 z zaciskiem obwodu rezonansowego 0.050 (zgodnie ze schematem w tablicy generatorów). Każdy z ukÅ‚adów powinien generować na zbliżonej czÄ™stotliwoÅ›ci z podobnÄ… amplitudÄ… skÅ‚adowej zmiennej na emiterze i bazie tranzystora. ·ð Potwierdzić poznany w poprzednich ukÅ‚adach generacyjnych wpÅ‚yw dobroci, wzmocnienia oraz odczepu na cewce lub dzielniku pojemnoÅ›ciowym na amplitudÄ™, znieksztaÅ‚cenia i skÅ‚onność do drgaÅ„ relaksacyjnych. Uwaga! Najczęściej stosowanym w praktyce generatorem LC (szczególnie w zakresach w.cz.) jest ukÅ‚ad Colpittsa WC. Pracuje przy maÅ‚ej amplitudzie napiÄ™cia na obwodzie rezonansowym, charakteryzuje siÄ™ maÅ‚Ä… skÅ‚onnoÅ›ciÄ… do drgaÅ„ relaksacyjnych przy przekroczeniu warunku amplitudy oraz dużą staÅ‚oÅ›ciÄ… czÄ™stotliwoÅ›ci w funkcji typowych czynników destabilizujÄ…cych (zmiany napiÄ™cia zasilania, temperatury, obciążenia). 10. Badanie charakterystyki przejÅ›ciowej wzmacniacza operacyjnego (WO) ·ð WejÅ›cie + WO podÅ‚Ä…czyć do masy, potencjometr P3 ustawić w poÅ‚owie zakresu (500k). Sinusoidalny lub trójkÄ…tny sygnaÅ‚ z generatora o czÄ™stotliwoÅ›ci 300Hz podać na CH I (X) oscyloskopu oraz na wejÅ›cie WO z rezystorem szeregowym 220k (zastosować trójnik BNC). SondÄ™ CH II (Y) oscyloskopu doÅ‚Ä…czyć do wyjÅ›cia WO. Ustawić oscyloskop w tryb pracy XY ze sprzężeniem DC w obu kanaÅ‚ach. CzuÅ‚ość CH I (X) 0.5V/dz, czuÅ‚ość CH II (Y) 2V/dz. Dobrać amplitudÄ™ sygnaÅ‚u z generatora tak, aby uzyskać na ekranie charakterystykÄ™ przejÅ›ciowÄ… wzmacniacza z widocznymi obszarami nasycenia. ·ð Zaobserwować wpÅ‚yw nastawy potencjometru P3 na wzmocnienie wzmacniacza. ZnajÄ…c wartoÅ›ci rezystorów w ukÅ‚adzie wyznaczyć teoretycznie i sprawdzić doÅ›wiadczalnie zakres regulacji wzmocnienia za pomocÄ… potencjometru P3. Powrócić do nastawy P3 w poÅ‚owie zakresu. DoÅ‚Ä…czajÄ…c i odÅ‚Ä…czajÄ…c diody równolegle do rezystora 110k, zaobserwować, jakim zmianom podlega ksztaÅ‚t charakterystyki przejÅ›ciowej wzmacniacza. WyjaÅ›nić przyczynÄ™ zmiany ksztaÅ‚tu charakterystyki przejÅ›ciowej. ·ð Nie zmieniajÄ…c nastaw generatora i oscyloskopu podÅ‚Ä…czyć sygnaÅ‚ z generatora do wejÅ›cia WO z rezystorem szeregowym 22k. Wyznaczyć teoretycznie zakres regulacji wzmocnienia, powtórzyć obserwacjÄ™ charakterystyki przejÅ›ciowej przy zmianach nastawy P3 oraz doÅ‚Ä…czonych diodach równolegle do rezystora 110k. Powrócić do nastawy P3 w poÅ‚owie zakresu. ·ð Nie zmieniajÄ…c nastaw generatora i oscyloskopu podÅ‚Ä…czyć sygnaÅ‚ z generatora do wejÅ›cia + WO, uziemiajÄ…c wejÅ›cie WO z rezystorem 220k, nastÄ™pnie z rezystorem 22k. Za każdym razem wyznaczyć teoretycznie zakres regulacji wzmocnienia, powtórzyć obserwacjÄ™ charakterystyki przejÅ›ciowej przy zmianach nastawy P3 oraz diod doÅ‚Ä…czanych równolegle do rezystora 110k. Powrócić do nastawy P3 w poÅ‚owie zakresu. 11. Badanie charakterystyki czÄ™stotliwoÅ›ciowej czwórników: TT, Wiena, 3RC, 4RC, 3CR, 4CR ·ð SygnaÅ‚ z generatora sinusoidalnego podać na wejÅ›cie badanego czwórnika oraz na CH I oscyloskopu (zastosować trójnik BNC). SondÄ™ CH II oscyloskopu doÅ‚Ä…czyć do wyjÅ›cia badanego czwórnika. Ustawić w obu kanaÅ‚ach oscyloskopu: sprzężenie AC, pozycja Å›rodek ekranu, czuÅ‚ość stosownie do potrzeb. ZmieniajÄ…c czÄ™stotliwość sygnaÅ‚u w zakresie 500Hz& 15kHz obserwować czy zmiany napiÄ™cia na wyjÅ›ciu badanego czwórnika odpowiadajÄ… znanej z teorii jego charakterystyce czÄ™stotliwoÅ›ciowej. ·ð PrzeÅ‚Ä…czyć oscyloskop w tryb pracy XY, znalezć i zanotować czÄ™stotliwość, przy której przesuniÄ™cie fazy pomiÄ™dzy sygnaÅ‚ami wejÅ›ciowym i wyjÅ›ciowym wynosi 0° lub 180°. Oszacować wartość tÅ‚umienia czwórnika dla tej czÄ™stotliwoÅ›ci. ·ð KorzystajÄ…c ze wzorów zamieszczonych w podrÄ™czniku wyznaczyć teoretyczne czÄ™stotliwoÅ›ci generacji i tÅ‚umienia badanych czwórników. 12. Ustawienie warunku generacji dla badanego czwórnika w poÅ‚Ä…czeniu z WO ·ð SondÄ™ CH II przenieść z wyjÅ›cia badanego czwórnika na wyjÅ›cie WO. WyjÅ›cie badanego czwórnika podÅ‚Ä…czyć do wÅ‚aÅ›ciwego z punkty widzenia speÅ‚nienia warunku generacji wejÅ›cia WO. ·ð PozostawiajÄ…c oscyloskop w trybie pracy XY skorygować czÄ™stotliwość generatora oraz dobrać nastawÄ™ potencjometru P3 tak, aby speÅ‚nić warunki generacji. Zanotować wartość czÄ™stotliwoÅ›ci. 13. Badanie generatora RC ·ð OdÅ‚Ä…czyć generator i sondÄ™ CH I oscyloskopu, przeÅ‚Ä…czyć oscyloskop w tryb pracy napiÄ™cie czas, ustawić w kanale CH II oscyloskopu: czuÅ‚ość 2V/dz; sprzężenie AC; pozycja Å›rodek ekranu. DoÅ‚Ä…czyć do wyjÅ›cia WO sondÄ™ miernika czÄ™stotliwoÅ›ci. ·ð PoÅ‚Ä…czyć wyjÅ›cie WO z wejÅ›ciem badanego czwórnika. Na ekranie oscyloskopu powinien pojawić siÄ™ sygnaÅ‚ sinusoidalny. Brak sygnaÅ‚u może wynikać z nieprecyzyjnego wykonania poprzednich operacji. Należy wówczas nieznacznie zwiÄ™kszyć wzmocnienie wzmacniacza obracajÄ…c potencjometr P3 w prawo. Zaobserwować jak zmienia siÄ™ amplituda generowanego sygnaÅ‚u przy zmianie wartoÅ›ci potencjometru P3. W miarÄ™ możliwoÅ›ci ustawić P3 tak, aby generowany sygnaÅ‚ sinusoidalny miaÅ‚ amplitudÄ™ 8Vpp. Zanotować i porównać z poprzednimi punktami czÄ™stotliwość generowanego sygnaÅ‚u. WyjaÅ›nić, dlaczego pojawiajÄ… siÄ™ trudnoÅ›ci z nastawieniem pożądanej amplitudy generowanego sygnaÅ‚u. ·ð DoÅ‚Ä…czyć diody równolegle do rezystora 110k. Zaobserwować jak teraz zmienia siÄ™ amplituda generowanego sygnaÅ‚u przy zmianie wartoÅ›ci potencjometru P3. Ustawić P3 tak, aby amplituda generowanego sygnaÅ‚u wynosiÅ‚a 8Vpp. Zanotować i porównać z poprzednimi punktami czÄ™stotliwość generowanego sygnaÅ‚u. WyjaÅ›nić zaobserwowane zjawisko. Przygotowanie do ćwiczenia Dla poprawnego wykonania ćwiczenia bezwzglÄ™dnie wymagane jest wysÅ‚uchanie wykÅ‚adu Generatory sinusoidalne (przedmiot wariantowy UkÅ‚ady Analogowe II ) oraz zapoznanie siÄ™ z jednÄ… z wybranych obowiÄ…zkowych pozycji literaturowych. Przygotowanie sprawozdania Sprawozdanie z ćwiczenia ma zawierać odpowiedzi na pytania zawarte w treÅ›ci programu ćwiczenia. Literatura obowiÄ…zkowa 1. J. Baranowski, G. Czajkowski, UkÅ‚ady Elektroniczne cz.II. UkÅ‚ady analogowe nieliniowe i impulsowe, WNT 1993, str. 155-204, 2. J. PawÅ‚owski, Wzmacniacze i Generatory, WKA 1980, str. 723-839, 3. M. Niedzwiedzki, M. Rasiukiewicz, Nieliniowe elektroniczne ukÅ‚ady analogowe, WNT 1992, str. 92-259. Literatura pomocnicza 1. W. Golde, UkÅ‚ady elektroniczne tom II, WNT 1976, str. 52-174, 2. A. Filipkowski, UkÅ‚ady elektroniczne analogowe i cyfrowe ,WNT 1993, str. 367-399, 3. U. Tietze, C. Schenk, UkÅ‚ady Półprzewodnikowe, WNT 1996, str. 482-512.