Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
__________________________________________________________________
Кафедра «РОС»
Лабораторная работа №5 по дисциплине Схемотехника
«Генератор гармонических колебаний»
Бригада № 2
Выполнили |
|
|
Студенты группы БИК2205:
|
_______________________ |
|
Проверил |
|
|
Ассистент кафедры РОС:
|
_______________________
|
Максимов А.А. |
Москва 2024
Цель работы
Изучение принципа работы генератора синусоидального сигнала.
Принципиальная схема
Частота генератора –1500 Гц
Рисунок 1 – Генератор гармонических колебаний c АРУ №1
Рисунок 2 – Генератор гармонических колебаний c АРУ №2
Выполнение работы.
Произведем расчет элементов моста Вина
Требуемая частота – 1500 Гц.
.
Номиналы
элементов выбраны в соответствии с
рядом E24, полученная
точность
.
Часть 1.
Измерение амплитуды выходного напряжения генератора. Получение спектра и оценка величины нелинейных искажений.
Зафиксируем форму сигнала на выходе и измерим амплитуду выходного напряжение генератора:
Рисунок 3 – График амплитуды выходного напряжение генератора АРУ №1.
Построим спектр и оценим величину нелинейных искажений:
Рисунок 4 – График спектра выходного сигнала генератора АРУ № 1
Расчёт величины нелинейных искажений:
Исследование влияния сопротивления на время запуска колебаний генератора
Рисунок 5 – График зависимости времени запуска колебаний от номинала резистора R3
Срыв
возникает при
кОм.
При
кОм
возникают слишком большие НИ, дальнейшее
увеличение номинала этого резистора,
при данной отладке, не принесет пользы.
Исследование влияния сопротивления цепи АРУ на амплитуду выходного сигнала генератора и его нелинейные искажения
Рисунок 6 – График зависимости амплитуды выходного сигнала от номинала резистора R6
Рисунок 7 – График зависимости нелинейных искажений от сопротивления резистора R6
Часть 2
Измерение амплитуды выходного напряжения генератора. Получение спектра и оценка величины нелинейных искажений.
Зафиксируем форму сигнала на выходе и измерим амплитуду выходного напряжение генератора:
Рисунок 8 – График амплитуды выходного напряжение генератора с АРУ №2
Построим спектр и оценим величину нелинейных искажений:
Рисунок 9 – Спектр выходного сигнала генератора с АРУ № 2
Расчёт величины нелинейных искажений:
Исследование влияния сопротивления на время запуска колебаний генератора
Рисунок 10 – График зависимости времени запуска колебаний от номинала резистора R3
Срыв
возникает при
кОм. Тогда как при
кОм
возникает отсечка.
Исследование влияния сопротивления цепи АРУ на амплитуду выходного сигнала генератора и его нелинейные искажения
Рисунок 11 – График зависимости амплитуды выходного сигнала от номинала резистора R6
Рисунок 12 – График зависимости нелинейных искажений от сопротивления резистора R6
При
номинале резистора
появляется отсечка сигнала
Выводы
Первая схема имеет больший коэффициент нелинейных искажений, по сравнению со второй схемой. Это объясняется тем, что амплитуда первой гармоники спектра выходного напряжения во второй схеме больше, чем в первой, при не сильно изменившихся амплитудах третьей и пятой гармоник. Увеличение амплитуды первой гармоники во второй схеме объясняется тем, что при подаче сигнала, диод D1 откроется, и сопротивление связки диодов D1 и D2 будет мало (так как они подключены параллельно) и равно малому сопротивлению D1. В первой схеме будет наблюдаться похожая ситуация. При большом значении сопротивления R3, сопротивление обратной связи будет определятся значением сопротивления R3 во второй схеме и значениями R6, R3 в первой. Из номиналов этих резисторов видно, что R3 во второй схеме больше, что и приведёт к большему коэффициенту усиления во второй схеме, что приведёт к большей амплитуде первой гармоники.
Первая схема имеет меньшую амплитуду выходного сигнала, нежели вторая. Это объясняется тем же, чем и больший коэффициент нелинейных искажений первой схемы: коэффициент усиления первой схемы ниже относительно второй из-за меньшего номинала сопротивления резистора R3.
Первая схема имеет большее время запуска, нежели вторая схема, однако при увеличении коэффициента усиления (номинала резистора R3) время запуска первой схемы уменьшается, а время запуска второй схемы увеличивается. Уменьшение времени запуска первой схемы при увеличении коэффициента усиления, а также увеличение времени запуска второй схемы при том же процессе объясняется тем, что в схемах с ОУ временные и частотны характеристики определяются временными и частотными характеристиками элементов в цепи обратной связи. В первой схеме последовательно установлено два стабилитрона D1 и D2, причём ёмкостное поведение D1 схоже с поведением варикапа, а ёмкостное поведение D2 схоже с поведением диода, поэтому при росте амплитуды сигнала ёмкость D1 будет падать, а ёмкость D2 будет расти до определённого значения, таким образом их суммарная ёмкость будет уменьшатся, что приведёт к уменьшению времени запуска. Во второй схеме суммарная ёмкость диодов будет увеличиваться при увеличении коэффициента усиления, что приведёт к увеличению времени запуска.
Первая схема
Преимущества
С ростом коэффициента усиления временные и частотные свойства улучшаются.
Недостатки
Сравнительно больший коэффициент нелинейных искажений при меньшем коэффициенте усиления;
Сравнительно меньший коэффициент усиления;
Использование стабилитронов жёстко ограничивает максимальную амплитуду выходного сигнала (не может быть напряжения стабилизации стабилитрона).
Вторая схема
Преимущества
Сравнительно меньший коэффициент нелинейных искажений при большем коэффициенте усиления;
Сравнительно больший коэффициент усиления;
При замене диодов D1 и D2 на стабилитроны можно генерировать не только синусоидальные, но и почти любые импульсы, например трапециевидные, прямоугольные.
Недостатки
При увеличении коэффициента усиления ухудшаются временные и частотные характеристики.