Определение параметров колебательного контура.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

Исследование LC автогенератора

1 Цель работы:

1.1Исследование схемы транзисторного автогенератора гармонических колебаний с трансформаторной обратной связью.

1.2 Экспериментальная проверка основных положений теории самовозбуждения.

2 Литература:

2.1. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов: Шахгильдян В.В., Козырев В.Б., Ляховкин А.А. и др. - М.: Радио и Связь, 2003. – 560 с.

2.2. Методические указания по выполнению лабораторной работы.

2.3. Конспект лекций.

3 Подготовка к выполнению работы:

    3.1 Изучить теоретический материал, относящийся к данной работе по вышеуказанной литературе и конспекту лекций.

    3.2 Изучить методические указания по выполнению лабораторной работы.

    3.3 Ответить на вопросы допуска к работе.

4 Задание:

    4.1. Снятие вольтамперной характеристики (ВАХ) полевого транзистора используемого в схеме автогенератора.

4.2. Определение параметров колебательного контура, включённого в цепь стока полевого транзистора.

4.3. Исследование колебательных характеристик автогенератора.

4.4. Наблюдение с помощью осциллографа колебаний в стационарном и переходных режимах.

Краткая характеристика исследуемой цепи

    В данной работе используется левая часть сменного блока АВТОГЕНЕРАТОРЫ. Генератор LC (рис. 1) собран на полевом транзисторе с колебательным контуром в цепи стока и трансформаторной обратной связью. Частота генерации постоянна и находится в пределах 20÷30 кГц. Тумблер в цепи обратной связи (ОС) позволяет изменять знак ОС, либо вообще отключать её.

Рис.1. Схема LC генератора

Регулятор взаимной индуктивности (М) позволяет плавно менять абсолютную величину обратной связи. Переключатель вида смещения позволяет выбрать либо регулируемое, либо автоматическое смещение на затворе полевого транзистора. Регулировка смещения производится потенциометром "Смещение" в правой части стенда и контролируется вольтметром, расположенным над потенциометром "Смещение".

Тумблер ПРЕРЫВАТЕЛЬ включает электронный коммутатор (на схеме не показан), который периодически разрывает цепь обратной связи для изучения переходных процессов в автогенераторах.

    Гнезда КТ2 соединены с затвором, а КТ3 – со стоком полевого транзистора. Дифференцирующая цепь, включенная между гнездами КТ3 и КТ4, используется для получения т.н. фазовых портретов на экране осциллографа при изучении переходных процессов.

    В качестве измерительных приборов используются:

- частотомер и цифровой мультиметр, расположенные на правой панели установки;

- генератор низкой частоты, расположенный на левой панели установки;

- осциллограф.

6 Порядок выполнения работы:

6.1. Снятие вольтамперной характеристики полевого транзистора

Схема подключения измерительных приборов для снятия вольтамперной характеристики (ВАХ) полевого транзистора, изображена на рис.2.

Рис.2.

Перед началом измерений выполните следующие операции:

- тумблер обратной связи переключите в среднее положение (ОС отключена);

- установите тумблер вида смещения – в положении РЕГ. (регулируемое);

- с помощью специального шнура со штекерным разъёмом подключить цифровой мультиметр в цепь стока полевого транзистора (гнездо i_с);

- переключить цифровой мультиметр в режим измерения постоянного тока, установить предел измерений 20 мА.

Подготовьте таблицу 1.

Таблица 1

Вращая ручку регулировки напряжения смещения на затворе транзистора "СМЕЩЕНИЕ", последовательно установить значения Е_СМ, указанные в таблице 1, измерить и внести в таблицу значения тока стока.

Построить график ВАХ I_C = f (Е_см).

Определение параметров колебательного контура.

6.2.1. Определите резонансную частоту контура в цепи стока полевого транзистора, для этого:

- тумблер обратной связи переключите в среднее положение (ОС отключена);

- с помощью гибких перемычек подключите выход 0дБ генератора НЧ к контрольной точке КТ1;

- переключите цифровой мультиметр в режим измерения переменных напряжений (предел измерения 20 В) и подключите его к контрольной точке КТ3;

Порядок измерений:

Включите установку, вращая ручку регулировки напряжения смещения "СМЕЩЕНИЕ" установите напряжение смещения -1В.

Включите генератор НЧ, нажмите кнопку включения 4 диапазона. С помощью ручки регулировки выходного напряжения генератора «амплитуда» установите выходное напряжение 2 В (по стрелочному индикатору).

    Меняя частоту генератора НЧ, определите резонансную частоту контура по максимальному показанию цифрового мультиметра. Запишите значение f_рез контура.

6.2.2. Определите полосу пропускания контура на уровне 0,7 U_max.

6.3. Исследование колебательных характеристик

6.3.1. Отключить НЧ генератор (выключить генератор НЧ и убрать перемычки между выходом генератора НЧ и контрольной точкой КТ1).

6.3.2. Установить напряжение смещения Е_СМ =0 Вольт.

6.3.3. Подключить к выходу генератора (гнездо КТ3) осциллограф и цифровой мультиметр в режиме измерения переменных напряжений (предел измерения 2 В).

6.3.4. Подключить частотомер к контрольной точке КТ4.

6.3.5. Включить тумблером положительную обратную связь. Ручку «М» регулировки величины обратной связи установить в крайнее левое положение (М=0).

6.3.6. Поворачивая ручку «М» регулировки величины обратной связи по часовой стрелке, добиться появления колебаний (это можно проконтролировать по экрану осциллографа или по показаниям вольтметра).

6.3.7. Записать в таблицу 2 значение М_КР (взаимная индуктивность при которой возникают колебания) для значения напряжения смещения Е_СМ = 0 В и значение частоты генерации.

6.3.8. Установить напряжение смещения Е_СМ = 1 Вольт.

6.3.9. Сорвать колебания повернув ручку «М» до нуля и затем медленно поворачивая её по часовой стрелке (увеличивая взаимную индуктивность) вновь добиться появления колебаний.

6.3.10. Записать в таблицу 2 значение М_КР при Е_СМ = 1 Вольт и значение частоты.

6.3.11. Повторить измерения для других значений Е_СМ, указанных в таблице 2.

Таблица 2

6.3.12. Построить график зависимости М_КР = f (S).

7 Содержание отчета:

Отчет должен содержать:

7.1 Принципиальную схему LC генератора.

7.2 Вольтамперную характеристику транзистора.

7.3 Колебательные характеристики.

8 Контрольные вопросы:

8.1 Изобразить обобщенную схему автогенератора.

8.2 Сформулируйте критерии устойчивости.

8.3 Баланс фаз и баланс амплитуд на примере изучаемой цепи.

8.4 Какие колебания дают начало процессу самовозбуждения?

8.5 Какова роль усилительного элемента в схеме автогенератора?

8.6 Какова роль обратной связи?

8.7 Какова роль нелинейного элемента?

8.8 От чего зависит частота генерации?

8.9 От чего зависит форма колебаний?

8.10 В чем суть квазилинейного метода?

8.11 Как получить зависимость S_СР от амплитуды?

8.12 Особенности «мягкого» режима.

8.13 Особенности «жесткого» режима.

8.14 Принцип действия автоматического смещения.

8.15 Что такое колебательная характеристика?

     8.16 Изобразите схему трехточечного автогенератора

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2