Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»

КАФЕДРА № 21

ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

Доц. к.т.н.				Прусов А.В.
должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3

«Исследование транзисторных автогенераторов с кварцевой стабилизацией частоты»

по курсу: «УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ»

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛА

СТУДЕНТКА ГР.	2140				Елисеева У.Ю.
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург

2013

1. Цель работы:

Изучение принципов работы и построения схем транзисторных автогенераторов с кварцевыми резонаторами, исследование влияния основных дестабилизирующих факторов на частоту автоколебаний.

2. Описание лабораторной установки:

Рис 3.3

Исследуется работа четырех схем автогенераторов. Первый из них (рис.3.3.а) выполнен по емкостной трехточечной схеме без применения специальных мер стабилизации частоты. Колебательный контур автогенератора составлен из индуктивности , емкости и емкостей. Последние образуютемкостной делитель напряжения, поступающего на эмиттерный повторитель на выходе генератора. Остальные реактивные элементы генератора необходимы для фильтрации по источнику питания, осуществляют блокировочные и разделительные функции.

Осцилляторная схема автогенератора с кварцевым резонатором представлена на рис.3.3.б. Это емкостная трехточечная схема с включением кварца между базой и коллектором транзистора. Здесь кроме кварца, выполняющего функции индуктивности, в контур генератора входят емкости , и . На (рис.3.3.в) показана фильтровая схема, в которой кварц включен последовательно в цепь обратной связи. Колебательный контур трехточечного автогенератора составлен из индуктивности , емкости и емкостей .

В гармониковой схеме автогенератора (рис.3.3.г) кварцевый резонатор также замыкает цепь обратной связи. Здесь напряжение обратной связи снимается с коллектора транзистора VT2 и по цепи обратной связи подается на вход эмиттерного повторителя на транзисторе VT1. Кварц включен в цепь обратной связи между эмиттерным повторителем VT1 и эмиттером транзистора VT2 , в коллектор которого включен параллельный колебательный контур, составленный из емкости С4 и одной из индуктивностей L1…L5. Перестройка контура осуществляется коммутацией индуктивностей L1…L5 переключателем S1. Ряд собственных частот контуров соответствует нечетным гармоникам кварца.

Частота генерируемых колебаний измеряется цифровыми частотомерами, подключенными к автогенераторам через эмиттерные повторители, исключающие влияние входных емкостей соединительных кабелей на параметры колебательных систем генераторов. Питание генераторов осуществляется от регулируемого источника напряжения. С целью снятия температурных зависимостей автогенераторы помещены в термостат.

3. Результаты расчетов и измерений:

Зависимость частоты колебаний от напряжения питания:

Табл.№ 1

EК ,В	АГ 1			АГ 2
	ƒ, Гц	Δƒ ­ ƒ1	ƒ, Гц		Δƒ ­ ƒ1
9	3,8953 3,8951 3,895 3,8947 3,8946 3,8943	0 3,36 3,13 2,92 2,85 1,7	3,8586 3,8586 3,8586 3,8586 3,8586 3,8586		0 5,9 5,38 4,9 4,86 4,75
10
11
13
14
15

АГ 4

I-я г.

3-я г.

5-я г.

7-я г.

9-я г.

ƒ,Гц

Δƒ ƒ1

ƒ,Гц

Δƒ ƒ1

ƒ,Гц

Δƒ ƒ1

ƒ,Гц

Δƒ ƒ1

ƒ,Гц

Δƒ ƒ1

3,024 3,023 3,023 3,023 3,023 3,023

0 3,92 3,96 3,96 3,96 3,96 3,96

3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,496

0 6,54 6,49 6,49 6,49 6,43

3,716 3,716 3,716 3,716 3,716 3,717

0 6,42 6,24 5,94 5,87 5,87

3,857 3,857 3,857 3,857 3,858 3,858

0 6,38 6,08 5,82 5,63 5,63

3,971 3,971 3,971 3,971 3,971 3,972

0 6,2 5,8 5,74 5,65 5,6

Табл.№ 2

АГ 3
ƒ, Гц	Δƒ ­ ƒ1
3,859 3,859 3,859 3,858 3,858 3,858	0 5,55 5,3 4,24 4,23 4,23

Зависимость частоты колебаний от температуры среды:

Табл.№3

to,С	АГ I		АГ 2		АГ 3		АГ 4
	ƒ, Гц	Δƒ ­ ƒ1	ƒ, Гц	Δƒ ­ ƒ1	ƒ, Гц	Δƒ ­ ƒ1	ƒ, Гц	Δƒ ­ ƒ1
20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60	3,895 3,895 3,895 3,895 3,895 3,894 3,894 3,894 3,894 3,894 3,894	0 3,77 3,48 3,28 3,13 3,03 2,96 2,89 2,82 2,79 2,75	3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859	0 5,62 5,27 4,6 4,83 4,7 4,59 4,42 4,3 4,19 4,1	3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859 3,859	0 5,75 5,4 5,18 5,06 4,85 4,7 4,64 4,44 4,34 4,23	3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495 3,495	0 5,72 6,5 6,5 5,32 4,96 4,88 4,85 4,77 4,68 4,69

4. Графики:

Зависимость частоты колебаний от напряжения питания:

Зависимость частоты колебаний от температуры среды:

5. Выводы:

Наиболее стабильным по отношению к частоте является автогенератор с гармониковой схемой. Для стабилизации более высоких частот используются гармоники механических колебаний кварцевого резонатора. Можно сделать вывод, что добротность резонатора на первой, третьей и пятой гармоники более высокая, чем на седьмой и девятой. Это видно из результатов эксперимента. Наиболее большая как абсолютная, так и относительная нестабильность частоты наблюдается у автогенератора, который выполнен по емкостной трехточечной схеме без применения специальных мер стабилизации частоты. В работе с увеличением температуры все автогенераторы кроме АГ 1 показали неплохую стабилизацию частоты.