7.2. Экспериментальная часть

а) Описание экспериментального стенда. Он состоит из макета, на котором смонтированы усилитель, три четырехполюсника обратной связи ( неполный мост Вина, трехзвенная - цепь и двойной Т-образный мост) с элементами коммутации, генератора гармонического напряжения, осциллографа ЭО и измерительного прибора ИП. Блок-схема стенда приведена на рис.7.7.

Рис.7.7. Блок-схема экспериментального стенда.

Исследуемый макет состоит из операционного усилителя, построенного на микросхеме КР1407УД2, охваченного частотно-независимой ООС через 2 резистора 1 (грубо) и 2 (плавно), с помощью которых можно изменять коэффициент усиления усилителя . К входу системы подключен генератор звуковых частот ГЗЧ, обеспечивающий входной сигнал в режиме усиления. С помощью переключателя в цепь обратной связимогут включаться а) неполный мост Вина (МВ), б) трехзвенная-цепь (3RC) и в) двойной Т-образный мост (2T). Для измерения частоты сигнала к выходу схемы подключен частотомер (Частота).

В первом случае МВ включается между выходом усилителя и его неинвертирующим входом, что обеспечивает ПОС на частоте квазирезонанса.

Поскольку для реализации ПОС в схеме с 3RC необходимо, чтобы усилитель вносил сдвиг фазы 180^о, четырехполюсник включается между выходом усилителя и его инвертирующим входом. Аналогично включается и двойной Т-образный мост, создающий ООС на частотах, отличных от частоты квазирезонанса. Таким образом, при использовании в цепи ОС схем МВ и 3RC можно создать условия как для возбуждения в замкнутой системе автоколебаний (режим генерации), так и узкополосного усиления (режим регенеративного усилителя), тогда как при использовании 2Т-моста можно реализовать только режим узкополосного усиления.

Для визуального контроля сигнала применяется электронный осциллограф ЭО, а для измерения амплитуд входного и выходного напряжений используется цифровой измерительный прибор ИП. Частота входного или выходного напряжения измеряется либо частотомером, либо по цифровой шкале генератора.

б) Порядок выполнения работы:

1. Проверить правильность соединений макета с измерительными приборами и блоком питания.

2. Включить измерительные приборы и дать прогреться в течение 10 минут.

3. Исследовать схему с МВ в цепи ОС в режиме генерации, для чего:

- поставить переключатель в положение МВ, тумблер ИП в положение «вых»,

- изменяя с помощью переменных резисторов 1 и 2, добиться возбуждения колебаний в системе и при минимальном значенииубедиться в их синусоидальности с помощью ЭО,

-измерить частоту автоколебаний генератора, результат записать,

- измерить амплитуду напряжения на выходе автогенератора и на его входе,

- оценить величину критического коэффициента усиления как .

4. Исследовать схему с МВ в цепи ОС в режиме узкополосного усиления, для чего:

- уменьшить до срыва автоколебаний в системе,

- изменяя частоту генератора, найти по показаниям ЭО и ИП такую частоту, при которой сигнал на выходе схемы становится максимальным,

- установить амплитуду входного сигнала таким образом, чтобы на выходе схемы амплитуда напряжения равнялась 1В, записать значения и, что соответствует частоте максимального усиления; на этой же частоте однократно измерить амплитуду входного напряжения, переключив тумблер в положение «вх»,

- не изменяя амплитуды входного напряжения, измерить АЧХ усилителя при изменении частоты входного напряжения, т.е. зависимость , принимая в качестве шага между соседними точками измерений изменение выходного напряжения на одну десятую от, результаты измерений занести в таблицу.

5. Исследовать схему с 3RC в цепи ОС в режимах генерации и узкополосного усиления, для чего:

- переключить цепь ОС в положение 3RC,

- повторить все операции, описанные в пунктах 3 и 4.

6. . Исследовать схему с 2Т-мостом в цепи ОС в режиме узкополосного усиления, для чего:

- переключить цепь ОС в положение 2Т,

- установить максимальное значение с помощью резисторов 1 и 2,

- повторить операции по измерению АЧХ, описанные в пункте 4.

в) Обработка результатов измерений:

1. Рассчитать теоретические значения характерных частот для всех исследованных четырехполюсников с учетом значений:

а) неполный мост Вина

б) трехзвенная - цепь

в) двойной Т-мост

3. Сравнить значения идля первых двух схем, измеренные экспериментально с найденными теоретически.

4. С помощью расчетных программ под руководством преподавателя построить теоретические зависимости, описывающие АЧХ систем с ОС в устойчивом режиме, распечатать их графики и нанести на них экспериментально полученные точки.

5. Рассчитать экспериментальные и теоретические эквивалентные добротности избирательных усилителей. Сравнить полученные результаты.

г) Требования к отчету: Отчет должен содержать:

- формулировку цели работы,

- схемы исследуемых четырехполюсников и блок-схему стенда,

- таблицы результатов измерений,

- расчет параметров четырехполюсников с ОС,

- выводы и оценку погрешности измерений.

д) Контрольные вопросы:

1. Схемы использованных в работе четырехполюсников обратной связи и расчет их характеристик.

2. Условия возникновения автоколебаний в системах с ПОС.

3. Свойства схем с ПОС и ООС.

4. Расчет характеристик схем с ОС.