Instytut Fizyki Uniwersytet Śląski

UNIWERSYTET ŚLĄSKI
INSTYTUT FIZYKI
ZAKŁAD METOD KOMPUTEROWYCH FIZYKI I ELEKTRONIKI
PRACOWNIA ELEKTRONICZNA
ĆWICZENIE NR 6A
BADANIE WARUNKÓW WZBUDZENIA DRGAŃ W GENERATORACH
Z ZEWNĘTRZNĄ PĘTLĄ SPRZĘŻENIA ZWROTNEGO
I. CEL ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest przebadanie fazowego i amplitudowego warunku
wzbudzenia drgań na przykładzie generatora z mostkiem Wiena.
II. WYMAGANE WIADOMOŚCI
1. Zrozumienie istoty warunków wzbudzenia drgań w generatorach z zewnętrzną pętlą
sprzężenia zwrotnego - umiejętność przedstawienia ich na płaszczyźnie zmiennej
zespolonej.
2. Znajomość charakterystyki amplitudowej i fazowej mostka Wiena.
3. Znajomość charakterystyki amplitudowej i fazowej wzmacniacza operacyjnego.
4. Znajomość zasady pomiaru kątów fazowych przy pomocy figur Lissajousa.
1
III. PRZEBIEG ĆWICZENIA
1. BADANIE GENERATORA
W tym punkcie wszystkie pomiary wykonać przy pomocy oscyloskopu.
Połączyć
pętlę sprzężenia zwrotnego (punkty A i C). Regulując nastawę
potencjometru P nastawić niegasnące i niezniekształcone drgania. Wyjście generatora
obserwować na oscyloskopie. Następnie włączyć w pętlę sprzężenia zwrotnego
żarówkę (rozłączyć punkty D i F i złączyć punkty D i E). Ponownie poprzez zmianę
nastawienia potencjometru P nastawić niegasnące i niezniekształcone drgania. W
pierwszym i drugim przypadku zmierzyć amplitudę oraz częstotliwość generowanego
napięcia.
Z powyższych prób wyciągnąć wniosek dotyczący wpływu żarówki na proces
wzbudzenia się generatora i stabilizacji amplitudy. W dalszej części ćwiczenia należy
włączyć w pętlę sprzężenia zwrotnego rezystor i doprowadzić układ do generowania
niegasnących i niezniekształconych drgań. Od tego momentu nie należy zmieniać
położenia potencjometru P. Następnie zmierzyć częstotliwość i amplitudę drgań na
wyjściu generatora tzn. w punkcie B oraz na wyjściu mostka Wiena tzn. w punkcie C.
Zapisać wyniki pomiarów oraz wnioski z obserwacji.
2. BADANIE WARUNKU AMPLITUDY
Rozłączyć pętlę sprzężenia zwrotnego (punkty A i C). Na wejście
wzmacniacza operacyjnego podawać sygnał sinusoidalny z generatora laboratoryjnego
o amplitudzie 1V. Przestrajając częstotliwość tego generatora w zakresie od 1kHz do
200kHz (w skali logarytmicznej) mierzyć woltomierzem napięcia zmiennego napięcie
na wyjściu członu sprzężenia zwrotnego.
3. BADANIE WARUNKU FAZY
Podobnie jak w punkcie poprzednim na wejście wzmacniacza podawać sygnał
z generatora sinusoidalnego o amplitudzie 1V. Przestrajając częstotliwość sygnału
w przedziale od 1kHz do 200kHz (w skali logarytmicznej) mierzyć przesunięcie
fazowe pomiędzy wyjściem członu sprzężenia zwrotnego i wejściem wzmacniacza
operacyjnego.
2
IV. OPRACOWANIE WYNIKÓW
1. Podać teorię działania generatora z mostkiem Wiena na tle ogólnej teorii
wzbudzenia drgań w generatorach z zewnętrzną pętlą sprzężenia zwrotnego.
Wyjaśnić rolę żarówki w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego.
2. Z pomiarów wyznaczyć fazową i amplitudową charakterystykę układu otwartego
badanego generatora. Obie charakterystyki wykreślić na dwóch rysunkach jeden
pod drugim o wspólnej skali częstotliwości.
3. Z wykreślonych wyżej charakterystyk częstotliwościowych złożyć charakterystykę
amplitudowo - fazową badanego układu i wyciągnąć wnioski dotyczące
wzbudzenia
drgań.
V. LITERATURA
1. A. Filpkowski, ”Ukady elektroniczne analogowe i cyfrowe” EIT 2005r.
2. J. Kalisz, ”Podstawy elektroniki cyfrowej” WKŁ 2002r
3. P. Horowitz, W Hill, ”Sztuka elektroniki” WKŁ 2002r.
4. M. Pióro, ”Podstawy elektroniki” WSiP 2005r.
5. A. Chwaleba, ”Pracownia elektroniczna” WSiP 2002r.
6. T. Zagajewski, ”Układy elektroniki przemysłowej” WNT, W-wa 75.
7. A. Guziński, ”Liniowe elektroniczne układy analogowe” WNT W-wa 1992/93
3
4k
4,7n
3
741
2
2R
4,7n
R
4k
4
6