Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

.pdf
Скачиваний:
42
Добавлен:
06.03.2016
Размер:
218.66 Кб
Скачать

1

ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕРАТОРА ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ.

Цель работы: Изучить устройство и работу генератора гармонических колебаний.

Приобрести навыки компьютерного моделирования радиоэлектронных устройств с помощью программы ElectronicsWorkbench и навыки проведения натурного эксперимента и работы с радиоизмерительными приборами.

Приборы и материалы: ПК 486 модели и дискета 3,5``,

макет генератора гармонических колебаний, осциллограф, электронносчётный частотомер, измеритель нелинейных искажений.

Краткая теория. Данная схема генератора гармонических колебаний представляет собой генератор с двумя обратными связями. Одна обратная связьположительная, частотнозависимаяпостроена на элементахR1, R4, R6, C1, C2, а другаяна элементах R1, R2, R5. Резистор R1 является общим для обеих цепей обратной связи. Влияние элементов положительной обратной связи на частоту выходного сигнала определяет выражение

f =

 

1

 

 

Диоды VD1 и VD2 представляют собой

2π (R + R )R C C

 

1

4

6

1

2

ограничитель амплитуды сигнала в цепи обратной связи, иначе выходной сигнал имел бы форму трапеции. Переменный резистор R1 позволяет регулировать частоту генерации в некоторых пределах.

Так выглядит принципиальная электрическая схема данного генератора.

2

Генератор в рабочем окне программы Electronics Workbench v.5.12.

Вид осциллограммы в полный экран.

3

В заключении описания следует отметить такую особенность схемы данного генератора. Как необходимость тщательного подбора экспериментальным путём ёмкости конденсатора С1. Эмпирически было установлено, что генератор даёт более или менее гармонический сигнал только при ёмкости данного конденсатора, равной 1000 пФ. В противном случае форма сигнала искажается. При меньшей ёмкости получаются остроконечные пики дифференцированных импульсов. При большейидёт интегрирование видимо импульсов трапециевидной формы.

Порядок выполнения работы. Сначала выполняется компьютерное моделирование, а затем – натурный эксперимент. Включите компьютер, загрузите программу EWB, откройте файл «генератор гармонических колебаний.ewb».

Путь к файлу диск С: \ Program Files \ Ewb512 \ Circuits \ схемы

\ генератор гармонических колебаний.ewb. Запустить процесс

4

симуляции щелчком левой кнопки мышки по выключателю, расположенному в верхнем правом углу экрана. Активируйте осциллограф, щелкнув левой кнопкой мышки по его значку в схеме и выбрав в появившемся меню пункт «Open» (открыть). У осциллографа настройте вертикальное отклонение луча, скорость развёртки, смещения по осям Х и Y так, чтобы удобно было наблюдать сигнал на выходе схемы.

Развернём осциллограмму во весь экран. Для этого надо нажать кнопку «Expand» (расширить).Следует обратить внимание на форму синусоиды: не искажена ли она.

5

Измените сопротивление резистора R1, для чего щелчком правой кнопки мышки по резистору надо вызвать контекстное меню и выбрать в нём пункт «Component properties» (свойства компонентов). В строке «Setting» (установка) мышкой поменять число (%). По умолчанию устанавливается 50%. К сожалению, в программе EWB

6

Теперь через меню «Analysis» откройте окно спектрального анализа «Fourier» и оцените спектральную чистоту генерируемого сигнала. Чтобы получить репрезентативные результаты, нужно выбрать для анализа 6- ю точку схемы, в строке «Output node» (выходной узел) и ширину анализируемых полос 5кГц в строке «Sampling frequency» в окне задания параметров Фурье –анализа.

7

Очень интересно исследовать начальный момент возникновение колебаний в момент запуска генератора. Это

8

можно сделать в окне анализа переходных процессов

«Transient». Запустите его через меню «Analysis».

Схему генератора гармонических колебаний, осциллограмму и спектрограмму сохраните на дискете для отчёта.

Далее переходим к натурному эксперименту. Надо подключить макет генератора гармонических колебаний к блоку питания. К выходу генератора гармонических колебаний одновременно подключить через тройник осциллограф и электронносчётный частотомер. У осциллографа настройте вертикальное отклонение луча, скорость развёртки, смещения по осям Х и Y так, чтобы удобно было наблюдать сигнал, а частотомер настройте на измерение частоты. Вращая движок переменного резистора R1, пронаблюдайте за изменением частоты. Затем присоедините к выходу генератора

9

гармонических колебаний измеритель нелинейных искажений и оцените спектральную чистоту генерируемого сигнала.

Контрольные вопросы:

К какому типу генераторов гармонических колебаний относится генератор, предложенный для выполнения лабораторной работы?

1.Чем отличается генератор от усилителя, какие условия необходимы для возбуждения колебаний?

2.Для чего нужна в генераторе ещё и цепь отрицательной обратной связи?

3.Какую роль в работе данного генератора играет диодный ограничитель?

Литература:

1.Достал Иржи. Операционные усилители: пер. с

англ. – М.: Мир, 1982. – 512 с., ил.

2.Кар Дж. Проектирование и изготовление электронной аппаратуры: Пер. с англ. – 2-е изд. стереотип, -

М.: Мир, 1986. – 387 с., ил.

Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. Компьютерное

моделирование аналоговых устройств. – М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 260 с., ил.

3.Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM РС. Программа Electronics Workbench и ее применение. –

М.:Солон – Р, 2001 – 726 с., ил.

4.Опадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов/Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров; Под ред. О.П. Глудкина.

М.: Горячая линия – Телеком, 2002. – 768 с., ил.

10

5.Примерная программа дисциплины «Основы схемотехники».

6.Расчет электронных схем. Примеры и задачи: Учеб. пособие для вузов по спец. электрон. техники Г.И. Изъюрова, Г.В. Королев, В.А. Терехов и др. – М.: Высшая школа, 1987. – 335 с., ил.