2 Програма роботи

2.1 Визначити та побудувати АЧХ схем ФНЧ і ФВЧ.

2.2 Зняти і побудувати АЧХ схеми ПФ при R =10, 100, 1000 к.

У процесі вимірів для кожного значення R необхідно попередньо установити рівень U =2В на резонансній частоті фільтра. Результати занести в три таблиці, які відповідають різноманітним значенням R , а, отже, і різноманітним величинам смуги пропускання .

2.3 Зняти і побудувати АЧХ схеми ЗФ при R = 0,1;1;10 кОм. Для кожного з указаних значень R необхідно попередньо встановити величину U 2 В на частоті f = 0,2 f р. Результати вимірів занести в три таблиці, аналогічні тому, як це робилося в п. 2. 2.

2.4 Зробити висновки.

3 Контрольні питання

3.1 Дайте визначення основних параметрів ПФ.

3.2 Опишіть принципи побудови ПФ і ЗФ на основі ФНЧ і ФВЧ.

3.3 Як виміряти смугу подавлення ЗФ?

3.4 Як визначити нахил АЧХ фільтра в смузі подавлення?

3.5 Чим відрізняються фільтри з критичним загасанням від фільтрів по Баттерворту?

Рисунок 5.1 а-г – АЧХ фільтрів

Р исунок 5.2 – Схема фнч

Рисунок 5.3 – Схема ФВЧ

Рисунок 5.4 – Схема СФ

Рисунок 5.5 – Схема ЗФ

Лабораторна робота № 6

Генератори гармонічних сигналів

Мета роботи: вивчення особливостей роботи і вимірювання параметрів транзисторних RC і LC – генераторів синусоїдальних сигналів.

1 Теоретичні відомості

1. Принципи побудови автогенераторів.

Автогенератори будуються на основі підсилювачів, охоплених глибоким зворотним зв'язком. Автоколивальний синусоїдальний процес в таких системах може виникнути при одночасному виконанні наступних умов:

1 Зворотний зв'язок повинна бути позитивним (умова балансу фаз). Тільки в цьому випадку підсилення в системі може зростати.

2 Глибина позитивного зворотного зв'язку (ПЗЗ) повинна бути більше критичного (умова балансу амплітуди). При цьому підсилення в системі прагне до нескінченності, що і приводить до появи генерації.

3 Виконання умови 2 повинно здійснюватися тільки для однієї частоти (умова монохроматичності), на якій і виникають гармонійні коливання.

При появі генерації амплітуда коливань в лінійній системі необмежено росте. Стабілізація амплітуди можлива лише в нелінійних колах. На практиці ця стабілізація досягається шляхом автоматичного регулювання глибини ПЗЗ таким чином, щоб вона завжди складала критичну величину. Таке регулювання може виникати або за рахунок нелінійності самого підсилювача, або за допомогою спеціально введених в систему елементів.

Умова 1, 2, 3 найбільш просто реалізуються в смугових підсилювачах, охоплених ПЗЗ. На низьких частотах в якості частотозадавальних елементів використовуються смугові або перешкоджаючі RC-контури (RC-генератори).

Чим вище стабільність частотозадавального ланцюга і чим вужче її смуга пропускання, тим більш стабільна частота автоколивань.

2. LC-генератори

LC-генератори будуються на основі вузькосмугових резонансних підсилювачів з ПЗЗ. Частота автоколивань визначається резонансною частотою контуру. Типова схема генератора показана на рис. 6.1. Вона подає собою ПВЧ по схемі з загальним емітером, охоплений ПЗЗ через додаткову обмотку W2. Ця обмотка зв'язана з індуктивним навантаженням контуру L. Величина сигналу зворотного зв'язку задається коефіцієнтом трансформації n=W1/W2, а знак зворотного зв'язку визначається в залежності від фаз обмоток.

Дільник R1, R2 служить для первісного зміщення транзистора в підсилювальний режим. Чим більше постійна що складає струм емітера I9, тим вище крутизна транзистора і тим краще його підсилювальні властивості. Величина I8 повинна бути такий, щоб глибина ПОС в схемі досягала критичної величини.

Ланцюг R2, C1 призначений для автоколивального зміщення транзистора в економічний режим "С" після виникнення генерації. Ємність C1 заряджається імпульсами базового струму транзистора і розряджається в паузі між ними через резистор R2. В результаті на ній виникає негативна напруга, що замикає транзистор (полярність напруги показана на рис. 6.1.

Амплітуда автоколивань на колекторі транзистора U_н встановлюється рівної E_n. Подальшому зростанню цієї амплітуди перешкоджає втрата транзистором підсилювальних властивостей за рахунок появи на ньому негативної напруги. Таким чином, максимально можлива величина напруги на колекторі транзистора складе:

U_н+E_n =2*E_n (6.1)

Частота генерації визначиться відомим співвідношенням для даної схеми:

(6.2)

А умова виникнення автоколивань приймає вид:

(6.3)

Де: - коефіцієнт передачі струму бази транзистора,

- термодинамічний потенціал, =26 мВ.'

На частотах, що перевищують f_β транзистора, краще використати включення його по схемі з загальною базою. При цьому, ланцюг ПЗЗ організується з допомогою невеликої ємності, під'єднаної між колектором і емітером транзистора.

3. RC-генератори

В якості частотозадавальної ланки в RC-генераторах частіше усього використають міст Віна-Робинсона. Цей ланцюг і його частотні характеристики приведені на рис. 6.2. На частоті квазірезонансу моста коефіцієнти передачі K1 та K2 (ω) по двом плечам моста однакові і складають . Зсув по фазі між напругою U1 і U2 на цій частоті дорівнює нулеві. На всіх інших частотах передача по частотозалежному плечу мосту K2 (ω) виявляється менш постійної величини K1.

Для побудови генератора спільно з мостом Віна-Робинсона зручно використати операційний підсилювач (ОП). Типова схема генератора з застосуванням ОП показана на рис. 6.1 в). Частотонезалежна частина мосту R1, R2 використовується в ланцюзі ВЗЗ, а частотонезалежне плече R, C, R, C, в ланцюзі ВЗЗ ОП. На частоті глибина ПЗЗ виявляється рівною глибині ВЗЗ і в схемі виникають автоколивання. На глибина ПЗЗ менш глибини НЗЗ і коливання виникнути не можуть.

Стабілізація амплітуди синусоїдального сигналу, що генерується забезпечується термістором прямого підігріву R1. Так, наприклад, при збільшенні амплітуди сигналу зростає потужність, що виділяється в термісторе. В результаті опір термістора зменшується і дія ПЗЗ посилюється. Останнє приводить до порушення балансу амплітуди, умови самозбудження схеми погіршуються і амплітуда коливань падає. Навпаки, при зниженні цієї амплітуди термістор холоне, збільшує свій опір, і глибина ВЗЗ зменшується. Отже, в схемі починає домінувати ПЗЗ і амплітуда автоколивань зростає.

Чинність всіх розглянутих факторів відбувається водночас, в результаті чого ефективна напруга на термісторі встановлюється рівною напрузі стабілізації U_ст самого термістора. При цьому амплітуда вихідної напруги складе:

(6.4)

Перебудова розглянутого генератора по частоті може здійснюватися одночасною модифікацією або обох опорів R, або обох ємностей C. Регулювання амплітуди вихідної напруги виробляється з допомогою потенціометра, під'єднаного до виходу схеми.