Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

ĆWICZENIE LABORATORYJNE
TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)
1. WPROWADZENIE
Przedmiotem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania podstawowych
typów generatorów sinusoidalnych. W wyniku realizacji poszczególnych ćwiczeń
praktycznych można będzie zbadać wpływ poszczególnych rozwiązań układowych na
parametry sygnału wyjściowego układu generującego.
2. ZAGADNIENIA TEORETYCZNE
W celu przygotowania się do ćwiczenia należy przestudiować zagadnienia z
następujących pozycji literaturowych:
1. Boksa J. - „Układy analogowe” cz. II, WAT 2000, Syg. S-56778, str. 52-56 i 76-88.
2. Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. – „Układy elektroniczne” WAT 1984, S45925 str. 158-207.
3. Lurch E. N. – „Podstawy techniki elektronicznej” Wyd. III, PWN 1976, Syg. 39259, str.
548-579.
4. Tietze U., Schenk Ch., - „Układy półprzewodnikowe” Wyd. III, WNT 1996, Syg. 53555,
str. 482-500.
3.
1.
2.
3.
PRZYKŁADOWE PYTANIA KONTROLNE
Omówić warunki generacji.
Wymienić i omówić parametry generatorów sinusoidalnych.
Narysować schemat i omówić budowę i zasadę działania generatora:
• Meissnera;
• Hartleya;
• Colpitsa.
4. Narysować schemat układ generatora z przesuwnikiem fazy RC.
5. Narysować schemat zastępczy kwarcu.
6. Narysować schemat układu generatora kwarcowego.
Uwaga!
Zauważone błędy lub inne uwagi dotyczące instrukcji i ćwiczenia proszę kierować do
Wojciecha Pary tel. 6837845 lub [email protected]
4. PRZEBIEG ĆWICZENIA
4.1. Badanie generatora sinusoidalnego z przesuwnikiem fazy RC
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 1.
+ 12V
a
R1
4,7kΩ
C1
1 0 nF
R2
R3
C4
4,7kΩ 4,7kΩ 1 0 µ F
b
c
d
R6
4 7 kΩ
R5
5 , 6 kΩ
C2
1 0 nF
R7
3 , 3 kΩ
Q1
VR2
1 0 kΩ
R8
1kΩ
C3
1 0 nF
OUT
C5
10 µ F
Rys. 1. Schemat układu do badania generatora sinusoidalnego z przesuwnikiem fazy RC
B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar przesunięć fazowych
- podłączyć oscyloskop do wyjścia (OTP) generatora sinusoidalnego;
- ustawić suwak potencjometru VR1 tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać
przebieg sinusoidalny;
- użyć oscyloskopu do zbadania przebiegów sinusoidalnych odpowiednio napięć Vb, Vc i Vd;
- przerysować oscylogramy sygnałów wyjściowych.
C. Zadanie
- wyznaczyć przesunięcia fazy sygnałów przerysowanych względem przebiegu wyjściowego,
uzasadnić spełnienie warunku fazy w układzie.
4.2. Badanie generatora sinusoidalnego z mostkiem Wiena
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok b połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 2.
+ 12V
C6
0 ,0 2 µ F
R9
1 0 kΩ
TP1
C7
0 ,0 2 µ F
R1 2
4 ,7 kΩ
R1 1 1 MΩ
C8 1 0 µ F
R1 0
1 0 kΩ
TP2
Q2
R13
1 kΩ
VR2
1 0 kΩ R14
33kΩ
C9
10 µF
R15
5,6kΩ
R16
5 ,8 kΩ
C1 0 OUT
Q3 1 0 µ F
R17
1kΩ
Rys. 2. Schemat układu do badania generatora sinusoidalnego z mostkiem Wiena
B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar przesunięć fazowych
- podłączyć oscyloskop do wyjścia (OUT) generatora sinusoidalnego;
- ustawić suwak potencjometru VR2 tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać
przebieg sinusoidalny;
- użyć oscyloskopu do obserwacji przebiegów sinusoidalnych odpowiednio w punktach TP1,
TP2 i TP3, przerysować te oscylogramy.
C. Zadanie
- wyznaczyć fazę sygnału przerysowanych przebiegów sinusoidalnych. Porównać wartości
fazy sygnałów w zależności od wartości napięć.
4.3. Badanie generatora Hartleya
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok c połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 3.
R18
10kΩ
L1
C16
5 0 pF
+ Uzas
3~18V
TP1
VR2
10kΩ
R19
820 Ω
Q4
TP2
C19
22 µF
Z
C17 C18
1nF 5 0 pF
Rys. 3. Schemat układu do badania generatora Hartleya
B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar częstotliwości i amplitudy generowanego sygnału:
a) przyłączyć pojemność emiterową C17 (1000pF) do masy;
b) podłączyć zasilanie układu i zmieniać napięcie zasilania od 18V ÷ 3V;
c) ustawić suwak potencjometru VR2 tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać
przebieg sinusoidalny oscylogramu;
d) użyć oscyloskopu do obserwacji oraz pomiaru częstotliwości i amplitudy przebiegów
sinusoidalnych w punktach TP1, TP2, wyniki pomiarów umieścić w tabeli 1;
e) zamienić pojemność emiterową C17 na C18 (50pF) i powtórzyć czynności
z punktów b÷d).
f) zmniejszając powoli napięcie na zasilaczu, zaobserwować, przy jakim napięciu drgania
układu ustaną.
Tabela 1
Vcc = 12V
CE
1000pF
50pF
TP1
Vp-p =
Vp-p =
TP2
f=
Vp-p =
f=
Vp-p =
f=
f=
4.4. Badanie generatora Colpittsa
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23009, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 4.
+ 12V
R3
10kΩ
R1
1Μ Ω
Q1
C1
4 7 pF
L1
62 µH
R2
100kΩ
OUT
C3
0 ,0 1µ F
C2
4 7 pF
Rys. 4. Schemat układu do badania generatora Colpittsa
B. Obserwacja generowanego przebiegu
- użyj oscyloskopu do zbadania kształtu sygnału na wyjściu generatora.
C. Zadanie
- wyznaczyć napięcie wyjściowe VOUT(p-p) oraz częstotliwość pracy układu f;
- porównać wyznaczoną częstotliwość f z teoretyczną określoną ze wzoru:
1
C1 × C 2
f =
, gdzie C =
.
C1 + C 2
2π LC
4.5. Generator kwarcowy
A. Warunki pomiarów
- wykorzystując moduł pomiarowy KL-23009, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze
schematem przedstawionym na rys. 5.
+ 12V
R3
10kΩ
R1
1Μ Ω
C1
4 7 pF
X
Q1
R2
100kΩ
OUT
C3
0 ,0 1 µ F
C2
4 7 pF
Rys. 5. Schemat układu do badania generatora kwarcowego
B. Obserwacja generowanego przebiegu
- użyj oscyloskopu do zbadania kształtu sygnału na wyjściu generatora.
C. Zadanie
- wyznaczyć napięcie wyjściowe VOUT (p-p) oraz częstotliwość pracy układu f;
5. OPRACOWANIE SPRAWOZDANIA
Sprawozdanie powinno zawierać:
− krótki opis ćwiczenia;
− schematy ideowe układów pomiarowych;
− wyniki pomiarów;
− zdjęte oscylogramy i sporządzone wykresy;
− protokół pomiarowy podpisany przez prowadzącego ćwiczenie;
− przykładowe obliczenia;
− wnioski.