3. Описание лабораторного макета.

Лабораторный макет включает в себя блок исследуемых автогенераторов, размещенный в термостате, источник питания и комплекс измерительной аппаратуры.

В лабораторной работе исследуются следующие виды автогенераторов:

LC-автогенератор на транзисторе. Выполнен по схеме емкостной трехточки. Резисторы R₁, R₂ и R₃ обеспечивают заданный режим автогенератора по постоянному току, термостабилизацию рабочей точки и ОС по переменным составляющим в целях стабилизации амплитуды автоколебаний.

LC-автогенератор на транзисторе, в котором приняты специальные меры по увеличению стабильности частоты. Контурная катушка намотана на керамическом каркасе, что обеспечивает ее большую добротность и пониженный ТКИ, а контурная емкость состоит из конденсаторов с ТКЕ разного знака и величины, чем обеспечивается определенная термостабилизация резонансной частоты контура автогенератора.

Рис. 4. Автогенераторы №1 и №2.

Автогенератор на транзисторе, стабилизированный кварцем. Автогенератор выполнен по схеме емкостной трехточки с кварцевым резонатором, включенным между базой и коллектором. Генерируемая частота располагается между частотами параллельного и последовательного резонансов кварцевого резонатора, где он обладает индуктивной реакцией.

Рис. 5. Автогенератор №3.

Автогенератор на транзисторе, стабилизированный кварцем, с повышенной термостабильностью частоты. В нем последовательно с кварцевым резонатором включен варикап. Для компенсации температурного ухода частоты его емкость изменяется под воздействием напряжения, снимаемого с термозависимого делителя.

Рис. 6. Автогенератор №4.

Автогенератор на микросхеме, стабилизированный кварцем. Стабильность частоты такого автогенератора достигается примерно такая же, как у автогенераторов на дискретных элементах. Повышенная стабильность частоты конкретной схемы объясняется применением кварцевого резонатора с повышенной добротностью.

Рис. 7. Автогенератор №5.

Автогенератор на туннельном диоде, стабилизированный кварцем. Достоинством обычных (безкварцевых) автогенераторов на туннельных диодах перед автогенераторами на транзисторах являются повышенная стойкость к радиационным воздействиям и способность генерировать более высокие частоты, недостатками – низкая экономичность (из-за необходимости питания через низкоомный делитель), большая чувствительность к изменению напряжения питания. С точки зрения стабильности частоты, свойства кварцевых автогенераторов на транзисторах и туннельных диодах примерно одинаковы. В данной схеме также применен кварцевый резонатор с повышенной добротностью.

Рис. 8. Автогенератор №6.

Автогенератор на транзисторе, стабилизированный кварцем, с небольшой перестройки вблизи номинальной частоты за счет управляемой реактивности (С_вар).

Рис. 9. Автогенератор №7.

4. Порядок выполнения и программа работы.

Перед началом проведения работы ознакомиться с расположением всех элементов установки и органами регулировки для проведения измерений.

1. Исследование долговременной стабильности частоты

Чтобы сократить общее время выполнения работы интервал наблюдения при выполнении этого пункта составляет 5 минут, время измерение каждой частоты с точностью до десятых долей герца составляет секунд.

1. Установить напряжение питания Е_пит=10В, ручку Е_см установить в крайнее левое положение.

2. Зафиксировать частоты всех автогенераторов с помощью частотомера.

3. Аналогичные измерения провести на 5, 10, 15 и 20 мин. (∆t = 5 мин).

1.4 Вычислить относительную стабильность частоты каждого из генераторов по отношению к частоте в момент времени t=10 мин: ∆f/f_ном=(f-f_10ном)/f_ном (f_ном=1МГц) и вычислить среднее для четырех полученных величин значение ∆f/f_ном.

2. Исследование влияния изменения напряжения питания на частоту автогенераторов

2.1 Произвести измерение и зафиксировать значение частоты каждого из автогенераторов при изменении напряжения источника питания Е_пит в пределах от 9 до 14В через 1В.

2.2 Вычислить относительную нестабильность частоты каждого из генераторов по отношению к частоте при Е_пит=10В. ∆f / f_ном

3. Исследование возможности перестройки частоты кварцевого автогенератора

Изменение (перестройка) частоты кварцевого автогенератора (№7) производится с помощью управляемой реактивности (варикапа).

3.1 Зафиксировать значения частоты автогенератора при изменении напряжения Е_см от минимального до максимального значения. Вычислить ∆f.

3.2 Вычислить значение емкости варикапа ∆С_у, приняв за ∆f крайние значения частоты, полученные в результате измерения п. 3.1. При этом удобнее использовать другое представление формулы (2) для вычисления ∆f:

4. Исследование изменения частоты генератора при изменении окружающей температуры

4.1 Зафиксировать частоты всех автогенераторов при закрытой дверце термостата, что соответствует некоторой t_o^o=t_нач^o, установившейся в процессе измерений.

4.2 Включить термостат и повернуть ручку регулировки температуры по часовой стрелке, до одного большого деления. При этом загорится красная лампочка. В этом положении ручка оставляется на 15 минут. По истечении этого времени вновь зафиксировать температуру и частоты автогенераторов.

4.3 Повернуть ручку регулировки термостата вправо, по часовой стрелке, на три маленьких деления и снова выждать 15 минут. Вновь зафиксировать температуру и частоты автогенераторов.

Выше 65^оС нагревать автогенераторы категорически запрещается.

4.4 Вычислить относительную нестабильность частоты каждого из автогенераторов относительно t_нач^o. ∆f/f_ном=(f-f_t^o_нач)/f_ном.