RC-генератор синусоидальных колебаний

 

Цель работы: изучение принципа действия RС-генератора синусоидальных колебаний.

Краткие теоретические сведения. Для получения гармонических колебаний от долей герц до сотен килогерц применяют генераторы, где в качестве звеньев обратной связи (ОС) используются RС-четырехполюсники. В соответствии со структурной схемой (рис.6.1) RС-генератор состоитиз усилителя зву­ковой частоты с комплексным коэффициентом усиления К и RС- четырехполюсника положительной обратной связи с комплексным коэффициентом передачи B. Схема усили­теля, как и схема цепи ОС, может быть любой, но неиз­менным остается общее требование, выполнение кото­рого позволяет получить синусоидальный выходной сиг­нал. Генерация должна возникать и поддерживаться на одной-единственной частоте, для которой выполняются условия самовозбуждения К В = 1 (условие баланса амп­литуд) и (j_К + j_В= 0;2p;...) (условие баланса фаз), где К и В –модули коэффициентов передачи, j_К и j_В – аргументы.

 

 

Рис.6.1. Структурная схема генератора

 

Особенно широко распространены RС-генераторы с фильтром Вина (рис. 6.2а). Определим сопротивления участков фильтра в комплексной форме

, .

 

U1

R2

R1

U2

С2

 

С1

 

 

 

 

а) б)

Рис. 6.2. Схема (а) и частотные характеристики (б) фильтра Вина

 

При , , используя безразмерную переменную , получаем комплексный коэффициент передачи напряжения:

,

откуда

; .

Кривые частотных характеристик фильтра Вина представлены на рис.6.2б. Максимальное значение модуля коэффициента передачи В_U, равное 1/3, и нулевое значение аргумента j_B достигается при W=1, на частоте

R

R

R3

R4

UВЫХ

С

. (6.1)

 

 

С

 

 

Рис.6.2. Схема генератора

 

Схема генератора с фильтром Вина представлена на рис.6.2. В качестве усилителя в нем использован операционный усилитель. Фильтр Вина образует цепь положительной обратной связи, резисторы R₃ и R₄ формируют отрицательную обратную связь. Сопротивления резисторов выбираются так, чтобы усилитель имел коэффициент усиления .

 

Рабочее задание

1. Для указанных в макете сопротивлений резисторов R емкостей конденсаторов С рассчитайте частоты колебаний по формуле (6.1).

2. Соберите схему исследуемой цепи (рис.6.2), включите стенд.

3. Снимите и зарисуйте в масштабе осциллограммы напряжений на выходе генератора. Определите по ним частоту генерации. Сравните полученные результаты с расчетными.

4. Дайте подробные объяснения полученным результатам.

Контрольные вопросы

1. Расскажите о принципах построения генераторов синусоидальных колебаний.

2. Сформулируйте условие баланса амплитуд и баланса фаз.

3. Что такое обратная связь?

4. Какие виды обратной связи Вам известны?

5. Где применяются генераторы синусоидальных колебаний?

Литература

1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: -М.: Высшая школа, 1991. -622с.

2. Основы промышленной электроники: Учеб. Для неэлектротех. спец. вузов / Под ред. В.Г. Герасимова. -М.: Высшая школа, 1986.-336с.

3. Горбачев Г.Н., Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника: Учебник для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1988.-320с.

4. Скаржепа В.А., Луценко А.Н. Электроника и микросхемотехника. Ч.1. Электронные устройства информационной автоматики. -К.: Выща шк., 1989.-431с.

Содержание

 

Лабораторная работа № 1 Характеристики биполярного транзистора 3

Лабораторная работа № 2 Характеристики полевого транзистора 11

Лабораторная работа № 3 Усилитель на биполярном транзисторе с общим эмиттером 16

Лабораторная работа № 4 Исследование однополупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром................................................................................................................. 24

Лабораторная работа № 5 Исследование двухполупериодного выпрямителя со сглаживающим фильтром................................................................................................................. 28

Лабораторная работа № 6 RC-генератор синусоидальных колебаний 31

Литература............................................................................................................. 34

 

Редактор Г.А.Суркова

 

Лицензия ЛР №020713 от 02.02..93

Подписано к печати.. 2001 Формат бумаги 60х84.16

Печать офсетная Бум.типогр. Печ.л.

Заказ Тираж 200экз. Цена договорная

Фабрика офсетной печати. 24902 0 г.Обнинск,ул. Королева 6