ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

Transkrypt

1 ĆWICZENIE LABORATORYJNE TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

2 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 i Jeżykowski R., Kawałkiewicz P., Majewski J. Układy elektroniczne WAT 1984, S str Lurch E. N. Podstawy techniki elektronicznej Wyd. III, PWN 1976, Syg , str Tietze U., Schenk Ch., - Układy półprzewodnikowe Wyd. III, WNT 1996, Syg , str PRZYKŁADOWE PYTANIA KONTROLNE 1. Omówić warunki generacji. 2. Wymienić i omówić parametry generatorów sinusoidalnych. 3. 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 lub wpara@wat.edu.pl

3 4. PRZEBIEG ĆWICZENIA 4.1. Badanie generatora sinusoidalnego z przesuwnikiem fazy RC - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 1. a R1 4,7kΩ 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 R7 3, 3 kω Q1 OUT C2 C3 VR2 C5 1 0 nf 1 0 nf 1 0 µ F R8 1kΩ 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 V R1 tak, aby na ekranie podłączonego oscyloskopu otrzymać przebieg sinusoidalny; - użyć oscyloskopu do zbadania przebiegów sinusoidalnych odpowiednio napięć V b, V c i V d ; - przerysować oscylogramy sygnałów wyjściowych. C. Zadanie - wyznaczyć przesunięcia fazy sygnałów przerysowanych względem przebiegu wyjściowego, uzasadnić spełnienie warunku fazy w układzie Badanie generatora sinusoidalnego z mostkiem Wiena - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok b połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 2. C6 0,0 2 µ F R9 TP1 C7 0,0 2 µ F R1 2 4,7 kω R1 1 1 MΩ C8 1 0 µ F R1 0 TP2 Q2 R13 1 kω VR2 R14 33kΩ C9 1 0 µ F R16 5,8 kω Q3 R17 1kΩ 0 OUT 1 0 µ F R15 5,6kΩ 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 V R2 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.

4 C. Zadanie - wyznaczyć fazę sygnału przerysowanych przebiegów sinusoidalnych. Porównać wartości fazy sygnałów w zależności od wartości napięć Badanie generatora Hartleya - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23008, blok c połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 3. R pf TP1 L1 + U zas 3~18V VR2 R Ω Q4 TP2 Z µ F 7 1nF pf Rys. 3. Schemat układu do badania generatora Hartleya B. Obserwacja przebiegów oraz pomiar częstotliwości i amplitudy generowanego sygnału: a) przyłączyć pojemność emiterową C 17 (1000pF) do masy; b) podłączyć zasilanie układu i zmieniać napięcie zasilania od 18V 3V; c) ustawić suwak potencjometru V R2 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 C 17 na C 18 (50pF) i powtórzyć czynności z punktów b d). f) zmniejszając powoli napięcie na zasilaczu, zaobserwować, przy jakim napięciu drgania układu ustaną. C E TP1 V p-p = 1000pF Vcc = 12V V p-p = 50pF Tabela 1 TP2 V p-p = V p-p =

5 4.4. Badanie generatora Colpittsa - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23009, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 4. R1 1 Μ Ω R3 L1 6 2 µ H R2 100kΩ C2 Q1 OUT C3 0, 0 1 µ F 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 V OUT(p-p) oraz częstotliwość pracy układu f; - porównać wyznaczoną częstotliwość f z teoretyczną określoną ze wzoru: 1 C2, gdzie C =. 2π LC + C Generator kwarcowy - wykorzystując moduł pomiarowy KL-23009, blok a połączyć układ pomiarowy zgodnie ze schematem przedstawionym na rys. 5. X R1 1 Μ Ω R2 100kΩ C2 R3 Q1 OUT C3 0,0 1 µ F 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 V OUT (p-p) oraz częstotliwość pracy układu f;

6 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.