«Радиотехнические цепи и сигналы» часть 2
..pdf6.Что такое средняя крутизна характеристики Н.Э.?
7.По заданной колебательной характеристике построить зависимость средней крутизны от амплитуды колебаний.
8.Дать сравнительную характеристику мягкого и жёсткого режимов самовозбуждения.
9.Возможно ли самовозбуждение автогенератора, если напряжение смещения
больше напряжения запирания УЭ |Е0| >|Е'0|?
Возможен ли стационарный режим при тех же условиях?
10.Как зависит величина критической связи от режима самовозбуждения автогенератора?
11.Как изменяется величина критической связи при шунтировании контура?
12.В чём сущность квазилинейного метода исследования нелинейных цепей?
13.Изобразите характерные колебательные характеристики для мягкого и жёсткого режимов самовозбуждения.
14.Как по колебательной характеристике и линии обратной связи определить устойчивость автоколебаний в точках их пересечения?
6. Литература 1.Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы
| Классики отечественной науки , ISBN: 5-7107-7985-7 Дрофа, 2006 г.
Стр.220-235.
2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы Издательство: "Высшая школа" ISBN: 5-06-003843-2 Год: 2005. Стр.332-336.
3.Денисов Н.П. , Шарапов А.В. , Шибаев А.А. Электроника и схемотехника -, Томск -2002 г.
Стр. 21-32
Работа № 5 РЕГЕНЕРАТОР
1.Цель работы
1.Изучение процессов в нелинейных цепях о положительной обратной связью при воздействии внешнего сигнала.
2.Изучение схемы регенератора и методики её настройки,
3.Исследование амплитудных и амплитудно-частотных Характеристик регенератора.
4.Исследование синхронизации частоты автоколебаний вистом сигналом.
2.Схема регенератора
Регенератор представляет собой обычно автогенератор в недовозбуждённом режиме (Кос < Ккр ), на который воздействует сигнал от внешнего источника.
Схема регенератора приведена на рисунке 5.1.
21
Здесь Cp, Др, УЭ, Lк Ск элементы резонансного усилителя,
a Lсв , Rос и "Фазовращатель" - элементы цепи ПOC. Внешний сигнал от ГСС включается последовательно в цепь обратной связи.
На этой же схеме при Kос > Kкр исследуется синхронизация частоты автогенератора внешним сигналом.
3.Домашнее задание
1.Изучите явление регенерации и схему регенератора применительно к лабораторному макету.
2.Изобразить примерный вид частотных характеристик регенератора для трёх значений коэффициента обратной связи Kос1 =0.
Kос2 = 0.5 Kкр и Kос2 = 0.95 Kкр .
3. Изучить процесс синхронизации частоты автогенератора и его характеристики.
4, Рассчитать полосу захвата автогенератора для нескольких значений входного сигнала (Uвх= 0,5 + 2,0 Uос).
4.Лабораторное задание
1.Собрать схему регенератора (рис.5.I) и подключить к ней необходимые для исследования приборы (вольтметры входного и выходного сигналов, осциллограф).
2.Установить рабочую точку на середине линейного участка характеристики
УЭ.
3.Установить по снятой в предыдущей работе характеристике обратной связи
(γос OII) связь равную 0,5 Kкр и снять амплитудную характеристику регенератора на резонансной частоте
Uвых = f(Uвх) .
4.Для линейного участка амплитудной характеристики (п.З) снять частотную характеристику и определять эквивалентную добротность контура и коэффициент усиления.
5.Для связи K≈ 0.95 Ккр (близкой к критической, при этом для Uвх = 0 на выходе не должно быть сигнала) снять амплитудную характеристику регенератора Uвых = f(Uвх) и определить коэффициент усиления на линейном участке.
6.Для линейного участка амплитудной характеристики сиять резонансную кривую регенератора. Определить эквивалентную добротность.
7.Снять резонансную кривую для сигнала, соответствующего нелинейному участку амплитудной характеристики. Определить эквивалентную добротность.
22
8. Установить связь Кос ≈ 1.5 Ккр. Пронаблюдать по осциллографу появление биений при изменении частоты внешнего генератора. (Длительность развертки осциллографа увеличить). Граничные частоты сигнала, соответствующие появлению биений, определяют полосу синхронизации автогенератора.
5.Контрольные вопросы
1.В чем состоит суть явления регенерации?
2.Что такое регенерированный контур?
3.Чем отличается регенератор от автогенератора?
4.Объясните причину снижения эквивалентно добротности регенерированного контура с увеличением амплитуды входного сигнала.
5.Для каких целей можно использовать явление регенерации в колебательном контуре?
6.В чём состоит явление синхронизации?
7.Что такое полоса синхронизации?
8.Для каких целей можно использовать явление синхронизации?
6.Литература
1.Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы
Классики отечественной науки , ISBN: 5-7107-7985-7, Дрофа, 2006 г.
Стр.220-235.
2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы Издательство: "Высшая школа" ISBN: 5-06-003843-2 Год : 2005. Стр.332-336.
3.Денисов Н.П. , Шарапов А.В. , Шибаев А.А. Электроника и схемотехника -, Томск -2002 г.
Стр. 21-32
Работа № 6
RС-ГЕНЕРАТОР СИНУСОИДАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
I.Цель работы
1.Исследование характеристик и параметров двухкаскадного резистивного усилителя с отрицательной обратной связью в интегральном исполнении.
2.Исследование амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик цепи положительной обратной связи.
3.Исследование стационарного режима работы RС автогенератора.
2. Схема генератора
RС-автогенератор (рис. 6.1) состоит из двухкаскадного интегрального усилителя типа 1УС-221, цепи положительной обратной связи (ПOC) R1 R2 C1 C2 и цепи отрицательной обратной связи (ОOC) R3 R4 .
23
Усилитель предназначен для компенсации потерь в петле самовозбуждения. В стационарном режиме должно выполняться условие
Кy (Um ,ω1) • КОС (ωг) = 1 , |
(1) |
где Кy (Um ,ω1) - комплексный коэффициент усиления усилителя на частоте генерируемых колебаний (ωг) при стационарной амплитуде колебаний (Um),
КОС (ωг) - комплексный коэффициент обратной связи на генерируемой частоте.
Так как уравнение (1) комплексное, то действительная часть его определяет амплитуду стационарных колебаний, а мнимая часть - частоту:
Кy (Um )• КОС (ωг) = 1, γy + γос =2πт.
где n = 0,1,2,...
Так как для резистивного двухкаскадного усилителя γy = 2π (поворот фазы сигнала для одного каскада равен 180°), то для выполнения условия баланса фаз цепь обратной связи должна обеспечить γос = 0. Из этого условия (γос = 0) определяется частота генерируемых колебаний.
Поскольку в исследуемом генераторе отсутствует избирательная нагрузка, то, для обеспечения требуемой формы колебаний близкой к гармонической, применяется цепь отрицательной обратной связи, которая, уменьшая усиление, линеаризует амплитудную характеристику усилителя. Напряжение обратной связи подается с выхода усилителя через разделительный конденсатор С3 и сопротивления обратной связи в эмиттер первого каскада. Регулировка обратной связи в необходимых пределах осуществляется сопротивлением R3 (Добавочное сопротивление R1 ограничивает максимальное значение OOC).
Электрическая схема усилителя приведена на рис.6.2.
24
Усилитель выполнен на двух транзисторах (T1 и T2) n-p-n типа по схеме с общими эмиттерами и прямой связью между первым и вторым каскадами. Смещение на базу первого транзистора подается через сопротивления Rδ1 и Rδ1 с эмиттерного сопротивления Rэ2 второго транзистора T2 , чем обеспечивается стабилизация режима усилителя по постоянному току. В коллекторной цепи первого транзистора имеется фильтр Rф Cф для устранения возможности самовозбуждения по цепи питания. (Cф - внешний конденсатор). На вход усилителя ставится разделительный конденсатор, чтобы источник сигнала или цепь обратной связи не нарушали режимы транзисторов по постоянному току. Питается усилитель от источника Eк =+12 В. Коэффициент усиления его на средних частотах (паспортные данные) Ky = 250, входное сопротивление Rвх ³1,5 кОм.
На панель RC-генератора выведены гнёзда (по два гнезда), соответствующие обозначенным точкам на рисунке 6.1 и сопротивление регулировки отрицательной обратной связи R3 .
3.Домашнее задание
1.Изучить схему RC-генератора и принцип его работы.
2.Для заданных значений элементов цепи ПОС (таблица 6.1) рассчитать и построить амплитудно-частотную и фазочастотную характеристики коэффициента
передачи этой цепи. При условии R1 = R2 С1 = C2 (рис.6.1), расчёт произвести по формулам:
|
|
|
|
|
|
1 |
− ωRC |
|||
K (ω) = |
|
1 |
|
|
|
, Ψ(ω) = arctg |
ωRC |
|||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
||||
9 + (ωRC − |
1 |
)2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
ωRC |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. Рассчитать частоту генерируемых колебаний с учётом входного сопротивления усилителя, приняв Rвх = 1,5 кОм (Rвх подключено параллельно сопротивлению R2), и коэффициент передачи цепи ПОС на этой частоте.
25
ω2 |
= |
|
1 |
|
, K = |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
R1 |
|||
R1Rэкв C |
|
|||||||
|
|
|
2 + |
|
||||
|
|
|
|
|
||||
Rэкв
где Rэкв - эквивалентное сопротивление нижнего плеча цепи ПОС с учётом входного сопротивления усилителя.
4. Рассчитать необходимую величину коэффициента усиления усилителя, исходя из условия самовозбуждения.
4.Контрольные вопросы
1.Какая обратная связь называется положительной, а какая - отрицательной? Назначение цепей обратной связи в RC-генераторе?
2.Чем определяется частота генерируемых колебаний в исследуемом генераторе?
3.Можно лк приведённую выше цепь обратной связи использовать в однокаскадном RC-генераторе? Почему?
4.Чем определяется форма генерируемых колебаний в RC-генераторе?
5.Поясните с помощью векторной диаграммы, почему приведённая цепь ПОС дает сдвиг по фазе между входным и выходным напряжениями равный нулю только на одной определенной частота?
6.Объясните назначение всех элементов принципиальной схемы интегрального усилителя.
7.Чем ограничивается амплитуда колебаний в RС-генераторах?
8.От чего зависит стабильность частоты колебаний RС-генератора?
9.Каким образом можно перестраивать частоту автоколебаний в RCгенераторе?
5.Лабораторное задание
1.Предварительно ОТКЛЮЧИВ цепь положительной обратной связи от усилителя, снять её амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики, подав от звукового генератора напряжение порядка 5 В. Разность фаз между
входным (опорным) и выходным (на элементах R2 С2) напряжениями измерять фазометром Ф2-1. Диапазон частот для снятия характеристик определить из условия уменьшения коэффициента передачи цепи до уровня порядка 0,1 от максимального значения.
2.ПЕРЕКЛЮЧИВ выходное напряжение звукового генератора на предел 0,1
В(чтобы не сжечь микросхему), подать его на вход усилителя и включить источник питания усилителя. Для нескольких (4-5) значений отрицательной обратной связи определить коэффициент усиления и максимальное выходное напряжение усилителя, при котором ещё нет заметных искажений синусоиды.
3, Для одного из значений отрицательной обратной связи снять амплитудночастотную характеристику усилителя в диапазоне частот 20 Гц - 20 кГц.
4.Собрать схему генератора и регулировкой отрицательной обратной связи добиться максимального неискажённого выходного сигнала. Измерить коэффициент усиления усилителя в этом режиме и определить по фигуре Лиссажу частоту генерируемых колебаний.
5.Изменяя величину отрицательной обратной связи, зарисовать несколько характерных осциллограмм выходного напряжения.
26
6. Литература 1.Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы
Классики отечественной науки , ISBN: 5-7107-7985-7Дрофа, 2006 г. |
Стр.220-235.
2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы
Издательство: "Высшая школа" ISBN: 5-06-003843-2 Год выхода: 2005.
Стр.332-336.
3.Денисов Н.П. , Шарапов А.В. , Шибаев А.А. Электроника и схемотехника -, Томск -2002 г.
Стр. 21-32.
27
Учебное издание
Каминский В.Л.
Радиотехнические цепи и сигналы
(часть 2) Учебно-методическое пособие по дисциплине
Радиотехнические цепи и сигналы
Формат 60 х 84 1/16. Усл. печ. л. …,…
Тираж 300экз. Заказ ….
Отпечатано в Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники.
634050, Томск, пр. Ленина, 40. Тел. (3822) 533018.
28