Подготовка к выполнению работы

1 Изучить по [1], [2] условия самовозбуждения и режимы работы LC-автогенераторов.

2 Зарисовать в отчет схему электрическую принципиальную автогенератора с ёмкостной обратной связью на полевом транзисторе.

3 Подготовить бланк отчёта.

4 Подготовить ответы на вопросы для самопроверки.

Вопросы для самопроверки

1 Для чего предназначены генераторы с внешним возбуждением и автогенераторы?

2 В чём заключается сущность условия баланса фаз?

3 По какой формуле можно определить частоту, генерируемую LC-автогенератором?

4 В чём заключается сущность условия баланса амплитуд?

5 Поясните мягкий режим самовозбуждения автогенератора.

6 Поясните жёсткий режим самовозбуждения автогенератора.

7 Сравните режимы самовозбуждения LC-автогенераторов.

8 Охарактеризуйте стационарный режим автогенератора.

9 Укажите, на каком участке ВАХ выбирают рабочую точку при работе LC-автогенератора в жёстком и мягком режиме самовозбуждения.

10 Какими параметрами схемы LC-автогенератора определяется время установления стационарных колебаний?

Аппаратное и программное обеспечение

1 Рабочая станция локальной сети (персональный компьютер).

2 Графический манипулятор мышь.

3 Программа Electronics Workbench5.12.

Порядок выполнения работы

1 Ответить на вопросы программированного допуска.

2 Получить инструктаж по технике безопасности.

ВНИМАНИЕ! Аккуратно обращайтесь с персональным компьютером и его периферийными устройствами. Соблюдайте требования эргономики. Проверьте наличие заземления устройств.

3 Включить персональный компьютер. Наблюдать выход компьютера в операционную среду Windows.

4 Открыть программу Electronics Workbench 5.12, согласно каталогу D:\Work\EWB512\WEWB32.exe. Получить изображение стандартного окна программы.

5 Собрать схему для проведения исследования условия самовозбуждения LC-автогенератора (рисунок 8.1).

5.1  Щёлкнуть манипулятором мышь на изображение Instruments. Нажать левую клавишу манипулятора мышь на изображение осциллограф Oscilloscope. Перемещая, манипулятор мышь по коврику, поместить Oscilloscope на белый лист рабочего поля, отпустив клавишу.

5.2  Переместить и остальные элементы схемы (рисунок 8.1.) на белый лист рабочего поля.

5.3  Соединить радиокомпоненты друг с другом. Для соединения их необходимо нажать левую клавишу манипулятора мышь в точке соединения. Удерживая клавишу перемещать манипулятор мышь по коврику. Отпустить клавишу необходимо в момент появления другой точки в нужном месте соединения.

5.4  Установить номинальное значение радиокомпонентов схемы R1 = 4 kOм, R2 = 2 kOм, E1 = 9 V, С1 = 82 пФ, C2 = 82 пФ, С3 = 23 пФ, L = 120 мкГн, для транзистора VT выбрать philips1 ВС107.

5.5

Рисунок 8.1 − Схема электрическая функциональная LC-автогенератора

6 Получить временную диаграмму генерируемого колебания и рассчитать его параметры. Для этого:

6.1 Щёлкнуть два раза на изображение осциллографа манипулятором мышь.

6.2 Щёлкнуть изображение Expand осциллографа манипулятором мышь.

6.3 Щелчками манипулятора мышь установить на лицевой панели осциллогрфа переключателем «Время на деление» (Time base) – время, равное 0,2 µs. Установить переключателем «Вольт на деление» (V/div) канала А 500 mV/Div, режим АС.

6.4 Включить режим анализа схемы, щёлкнув манипулятором мышь на изображение Ι включателя , расположенного в правом верхнем углу панели инструментов.

6.5 Через некоторое время нажать манипулятором мышь надпись Pause на панели инструментов, остановив анализ построения программой временных диаграмм.

6.6 Наблюдать временную диаграмму генерируемого колебания.

6.7 Зарисовать в отчет с учетом режима самовозбуждения, то есть изменить «Время на деление» (Time base) до 2 µs.

Рисунок 8.2 – Временная диаграмма генерируемого колебания с учетом режима возбуждения.

6.8 Снова растянуть сигнал. Измерить время начала периода сигнала Т1. Установить визирную линию на начало периода сигнала, нажав кнопку манипулятора мышь на красном треугольнике 1. Переместить визирную линию на начало периода, удерживая её и двигая манипулятор мышь по коврику.

6.9 Измерить время окончания периода сигнала Т2. Установить синюю визирную линию на конец периода сигнала, используя методику п.6.8.

6.10 Записать значение периода Т2 - Т1 сигнала в отчёт, рассчитать частоту.

6.11 Измерить минимальное значение напряжения сигнала. Установить манипулятор мышь на красном треугольнике 1 и, нажав клавишу манипулятора, перемещать визирную линию на минимальное значение амплитуды сигнала. Записать минимальное значение VA1 в отчёт.

6.12 Измерить максимальное значение напряжения сигнала, используя методику п.6.11 для синей визирной линии 2.

6.13 Измерить размах сигнала VA2-VA1 и амплитуду. Данные занести в отчёт.

7 Исследовать АЧХ и ФЧХ колебательной системы LC-автогенератора. Для этого:

7.1  Разомкнуть цепь положительной обратной связи и собрать схему

Рисунок 8.3 – Схема электрическая функциональная получения АЧХ и ФЧХ.

7.2  Получить АЧХ на экране измерителя амплитудно-частотных характеристик Bode plotter, нажав манипулятором мышь на изображение Magnitude. Для наблюдения АЧХ изменять параметры манипулятором мышь вертикальной Vertical и горизонтальной Horizontal.

7.3  Измерить резонансную частоту колебательной системы. Визирную линию поставить на максимум АЧХ. В правом нижнем углу окошка наблюдать значения коэффициента передачи в дБ и значение резонансной частоты. Данные записать в отчет.

7.4  Рассчитать полосу пропускания колебательной системы (ПП) по формуле:

ПП = f_в – f_н, Гц

где  f_в, f_н – верхняя и нижняя частоты соответственно. Определяются по АЧХ, двигая визирную линию вправо и влево на 3 дБ.

Рисунок 8.4 – АЧХ колебательной системы

7.5  Рассчитать добротность.

7.6  Получить ФЧХ на экране измерителя частотных характеристик Bode plotter, нажав манипулятором мышь на изображение Phase.

7.7  Рассчитать частоту, когда фаза равна нулю.

8 Показать результаты выполнения работы преподавателю.

9 Сделать выводы.

10 Выключить оборудование.

11 Составить отчёт по работе.

Содержание отчета

1 Наименование и цель лабораторной работы.

2 Аппаратное и программное обеспечение лабораторной работы.

3 Схема электрическая функциональная LC-автогенератора.

4 Результаты измерений, расчетов, наблюдений по пунктам 6, 7.

5 Выводы по работе.

6 Ответы на контрольные вопросы (по заданию преподавателя).

Контрольные вопросы

1 Дайте определение понятиям генератор, автогенератор.

2 С какой целью в автогенераторах применяют цепь автоматического смещения?

3 Изобразите структурную схему LC-автогенератора и поясните принцип работы.

4 Укажите радиоэлементы, входящие в состав цепи обратной связи автогенератора, исследуемого в работе.

5 Какие способы улучшения формы генерируемых колебаний применены в исследуемой схеме?

6 Как исключить катушку индуктивности из схемы автогенератора?

7 Поясните процесс самовозбуждения и переход в режим генерации стационарных колебаний исследуемого автогенератора?

8 Для чего в исследуемой схеме размыкается положительная обратная связь?

9 Какие условия должны выполняться в стационарном режиме работы автогенератора?

10 На каких частотах работает LC-автогенератор?

Содержание зачета

Студент должен знать ответы на контрольные вопросы. Должен уметь проводить измерения, предусмотренные заданием на работу, и анализировать результаты измерений.

Литература

1 Шинаков Ю.С., Колодяжный Ю.М. Теория передачи сигналов электросвязи. — М. : Радио и связь.1989. — С. 89…104.

2 Карлащук В. И. Электронная лаборатория на IBM PC — М.: Солон-Р, 1999. — С. 276…277.