3 Описание принципиальной схемы и особенности выполнения лабораторного стенда

На рисунке 4 приведен общий вид лабораторного стенда Э1.

В корпусе 1 стенда размещена лабораторная установка и источник питания. Передняя панель стенда разделена на три части, где выполнены принципиальные схемы исследуемых устройств 2 (A1, A2, A3).

Питание стенда осуществляется от промышленной сети с U_c=220 В. Подача питания на стенд осуществляется тумблером 3 (SA1). Подача питания на исследуемое устройство осуществляется переключателем 4 (SA2).

Для выполнения работ необходимы следующие приборы: осциллограф, цифровой частотомер, звуковой генератор.

Лабораторная работа состоит из трех устройств: А1, А2, АЗ.

Рисунок 4

Рисунок 5

Рисунок 6

Рисунок 7

Устройство А1 (рисунок 5) представляет собой ГСК с колебательным LC - контуром и трехточечной емкостной связью (L1, С1, С2).

Коэффициент усиления усилителя, выполненного на транзисторе VT1, регулируется с помощью R4 (150 Ом). Частота генератора может изменяться путем закорачивания части индуктивности L1 с помо­щью тумблера SA3. Напряжение питания изменяется в небольших пределах резистором R6.

Устройство А2 (рисунок 6) представляет собой генератор RC - ти­па с мостом Вина (М1) в цепи обратной связи, который подключается к входу усилителя с помощью переключателя SA4.

Параметры элементов моста Вина регулируются ступенчато с по­мощью переключателя SA5. В первом случае мост состоит из R1=R2=51 кОм, С1=С2=5600 пф. Во втором случае R1=R2 =51 кОм, С1+СЗ=С2+С4=8600 пФ.

Усилитель собран на транзисторах VТ1, VТ2, VT3 типа КТ312А. Первый каскад собран по схеме эмиттерного повторителя (VT1). В усилителе предусмотрена отрицательная обратная связь (R14, R13, C10), позволяющая регулировать коэффициент усиления (R14).

Устройство A3 (рисунок 7) представляет собой RC - генератор гармони­ческих колебаний, выполненный на операционном усилителе (DA1) в интегральном исполнении типа 153УД2. Положительная обратная связь выполнена в виде Г-образной RC - цепи (ПОС1) и моста Вина (ПОС2). Переключение цепи обратной связи с ПОС1 на ПОС2, осуществляется пе­реключателем SA6.

Для получения необходимого коэффициента усиления введена цепь отрицательной обратной связи (ООС), состоящая из R1, R2, R3, R4, R11 и светодиодов HLI, HL2. Для стабилизации амплитуды выходного напряже­ния генератора используется цепь, состоящая из R3, R4 и HL1, HL2.

4 Порядок проведения лабораторной работы

Задание 1

Исследовать работу LC - генератора, снять осциллограммы в ука­занных точках схемы, измерить номинальную частоту выходного напря­жения (при U_п=12 В), найти _f при изменении U_п на 10%, опреде­лить индуктивность L1 (рисунок 5).

Порядок выполнения работы:

а) подать питание (SA1);

б) поставить SА2 в положение A1, а SA3 - в положение "0" (выключено);

в) с помощью R6 установить U_п=12 В;

г) с помощью резистора R4 установить максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала;

д) с помощью осциллографа исследовать работу схемы, снять осциллограммы U_б, U_k(U_C1), U_C2, U_L1, U_вых;

е) измерить номинальную частоту генератора с помощью цифро­вого частотомера, определить индуктивность L1;

ж) уменьшить напряжение питания U_п на 10 %;

и) измерить частоту генератора и определить _f;

к) установить U_п=12 В, замкнуть SA3, выполнить пункты г), е) данного задания.

Изменение напряжения U_п осуществляется резистором R6. Напряжение U_п измеряется с помощью осциллографа. Необходимая амплитуда выходного напряжения (U_вых) устанавливается с помощью резистора R4. Осциллографирование необходимо вести при открытом входе осциллографа.

Задание 2

Исследовать работу RС - генератора на транзисторах, снять осциллограммы в указанных точках схемы, измерить и рассчитать частоту колебаний генератора при R1=R2=51 к0м C1=C2=5600 пФ и С1+СЗ=С2+С4=8600 пФ (рисунок 6).

Порядок выполнения работы:

а) поставить SA2 в положение А2;

б) отключить цепь обратной связи (мост Вина) тумблером SA4 (положение "0");

в) подать на вход усилителя (гнездо X1 на рисунке 6) от звукового генератора напряже­ние U_вх = 0,2 В, частотой 500 Гц;

г) с помощью R14 установить коэффициент усиления усилителя К_u= 4...5;

д) отключить звуковой генератор, подключить тумблером SA4 (положение "1") цепь обрат­ной связи (мост Вина);

е) с помощью осциллографа исследовать работу схемы, измерить с помощью частотомера частоту выходного сигнала при различных положениях SА5; для разомкнутого состояния SA5 снять осциллограммы напряжений U_вх, U_э1, U_к3, U_э3, U_вых;

ж) изменяя К_u с помощью R14, объяснить ухудшение формы гене­рируемых колебаний при К_u > 4...5 и срыв автоколебаний при К_u < 3;

и) с помощью частотомера измерить частоту автоколебаний в положении "1" SA5;

к) сравнить измеренные частоты автоколебаний с расчетными значениями.

Снятие осциллограмм и измерение частоты выходного сигнала необходимо производить при максимальной амплитуде неискаженной синусоиды на выходе генератора, что обеспечивается установкой оптимальной величины K_u резистором R14. Осциллографирование необходимо вести при открытом входе осциллографа.

Задание 3

Исследовать работу RC - генератора на основе ОУ; снять осциллограммы в указанных точках схемы; измерить частоту выходного напряжения; рассчитать и сравнить с измеренной частоту колебаний генера­тора при подключении ПОС1 и ПОС2 (рисунок 7).

Порядок выполнения работы:

а) поставить SA2 в положение A3;

б) поставить SA6 в положение ÏÎÑ1;

в) с помощью R1 установить коэффициент усиления (R10);

г) установить необходимую амплитуду выходного напряжения (R4);

д) с помощью частотомера измерить частоту колебаний и сравнить ее с расчетным зна­чением; снять осциллограммы напряжений на входах и выходе ОУ;

е) поставить SA6 в положение ПОС2;

ж) с помощью R1 установить (R1 max);

и) выполнить пункт д) данного задания.

Осциллографирование необходимо вести при открытом входе осцил­лографа.