Лабораторная работа № 2 Исследование автогенератора

Цель работы: Исследовать LC - автогенератор с автотрансформаторной обратной связью. Изучить принципы осуществления положительной обратной связи в автогенераторе, режимы его работы. Получить практические навыки экспериментального исследования схемы и работы с измерительными приборами.

1 Оборудование и приборы:

1. Лабораторный стенд «СУПЕР-72».

2. Частотомер РЧЗ-07-0002.

Рисунок 1 - Схема подключения частотомера

2 Краткие теоретические сведения

Отличительной особенностью автогенератора (АГ) на транзисторе является то, что в АГ сигнал возбуждения на управляющий (входной) электрод активного элемента (АЭ) подаётся от собственной нагрузки в выходной (коллекторной) цепи АЭ через цепь обратной связи. Поэтому в АГ частота получаемых колебаний определяется только его собственными параметрами: электрической цепью, присоединённой к транзистору, и режимом транзистора. В силу этой отмеченной особенности автогенераторы называются также генераторами с самовозбуждением, в отличие от генераторов с внешним возбуждением (ГВВ).

Рисунок 2 - Схема резонансного усилительного каскада на БТ.

Выше было отмечено, что в АГ сигнал возбуждения от собственной нагрузки в выходной цепи АЭ через цепь обратной связи. В схеме рис.2 такая цепь формируется с использованием катушек индуктивности L₁и L₂.

Для того, чтобы схема рис.2 работала как генератор с самовозбуждением, то есть как АГ, необходимо выполнение ряда условий.

Первое и основное условие известно как условие самовозбуждения АГ.

где β- коэффициент передачи пассивного четырёхполюсника. Это соотношение является условием самовозбуждения АГ.

Величина называется фактором генерации . В схемах ламповых и транзисторных АГ обычно принимается

G = 2...3.

Такая величина фактора генерации создаёт необходимый запас в условии самовозбуждения АГ при изменении питающих напряжений и параметров генераторного прибора.

После достижения током генераторного прибора определённой величины в схеме устанавливаются стационарные колебания, то есть колебания, амплитуда и частота которых остаются постоянными. При этом роль генераторного прибора сводится к поддержанию постоянства этих колебаний. Условия, при которых в схеме поддерживаются постоянные колебания, определяются основным уравнением АГ в установившемся режиме и известны как условия баланса амплитуд и баланса фаз.

Первое выражение определяет так называемое условие баланса амплитуд и означает, что в стационарном состоянии величина коэффициента передачи по замкнутому контуру равна единице. В случае АГ это также указывает, что мощность, доставляемая генераторным прибором от источников питания в цепь схемы, равна мощности потерь в элементах цепи.

Второе выражение определяет условие баланса фаз и применительно к АГ это означает, что фазовый сдвиг входного и выходного напряжений, вносимый АЭ, должен быть скомпенсирован электрической цепью, включаемой между выходом и входом АЭ. Эта цепь позволяет обеспечить нужный режим работы АЭ и через неё осуществляется обратная связь.

3 Порядок проведения работы

3.1 Измерение коэффициента обратной связи в схеме АГ с автотрансформаторной обратной связью.

1. Поставить переключатель S1 (Б2/2) в положение «6» (полное включение коллекторной цепи в колебательный контур), переключатель S2 (Б2/2) в положение «1», переключатель S1 (БЗ/2) в положение «+0,75». Включить питание стенда тумблером «СЕТЬ» (БЗ/1) (тумблер S1 «СЕТЬ» блока Б6 НЕ ВКЛЮЧАТЬ !).

2. Изменяя коэффициент включения контура в базовой цепи с помощью переключателя S2 (Б2/2) измерить и занести в таблицу 1 напряжение возбуждения и контурное напряжение (измерения проводить с помощью приборов блока БЗ/1, принять значение шкалы прибора «НАПР.ВОЗБ.» 7В при не нажатой кнопке S4 и 2,5В при нажатой кнопке S4 и значение шкалы прибора «КОНТУРНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ» 40В при не нажатой кнопке S5 и 25В при нажатой кнопке S5).

3. Вычислить и занести в таблицу 1 коэффициент обратной связи по формуле

где Uнапр.возб.- напряжение возбуждения в базовой цепи;

Uконтурное - контурное напряжение, равное напряжению в коллекторной цепи.

4. Вычислить и занести в таблицу 1 коэффициент включения контура по формуле

Таблица 1

Положение S2	Uнапр.возб., В	Uконтурное, В	к	р
1
2
3

3.2 Измерение коэффициента усиления активного четырехполюсника.

• Изменяя напряжение смещения базовой цепи с помощью переключателя S1 (БЗ/1) (использовать положения «+0,75» и «+1,5») измерить и занести в таблицу 2 ток базы и ток коллектора (измерения произвести с помощью приборов блока БЗ/1, принять значение шкалы прибора «ток базы» 250mА при не нажатой кнопке S2 и 50 mА при нажатой кнопке «ток базы» и значение шкалы прибора «ток коллектора» 1000 mА при не нажатой кнопке S6 и 250 mА при нажатой кнопке S6).

• Вычислить и занести в таблицу 2 статический коэффициент усиления транзистора β (коэффициент усиления активного четырехполюсника) по формуле

Таблица 2

Положение S1	Iколлектора	Iбазы	β
+0,75
+ 1,5

3.3 Определение коэффициента нестабильности частоты автогенератора.

7. Поставить переключатель S1 (Б2/2) в положение «1», переключатель S2 (Б2/2) в положение «1» (минимальный коэффициент связи транзистора с колебательным контуром).

8. По частотомеру, подключенному к выходу блока Б2/2 определить частоту генерации автогенератора f₁ и записать это значение.

9. Поставить переключатель S1 (Б2/2) в положение «6», по частотомеру определить частоту генерации автогенератора f₂ и записать это значение.

10. Определить коэффициент нестабильности частоты автогенератора по формуле

4 Содержание отчета

1. Тема лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Оборудование и приборы.

4. Схема включения.

5. Расчеты, сведенные в таблицы.

6. Выводы.

5 Контрольные вопросы

1. Поясните принцип работы автогенератора.

2. Как обеспечивается условие баланса амплитуд?Как обеспечивается условие баланса фаз?

3. Почему при изменении коэффициента связи колебательного контура изменяется амплитуда колебаний на выходе автогенератора?

4. Почему при изменении напряжения смещения на базе транзистора изменяется амплитуда колебаний на выходе автогенератора?

5. Почему изменяется амплитуда колебаний на выходе автогенератора при изменении частоты настройки колебательного контура?