Генератор синусоидального напряжения

 

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. Изучить особенности работы генератора инусоидального напряжения на ОУ.

2. Построить ЛАЧХ генератора для диапазона звуковых частот.

3. Воспользовавшись данными л.р.№16, собрать схему мощного генератора и испытать его работу.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Генратор синусоидального напряжения – одно из важнейших устройство аналоговой электроники, применяемое для проверки работоспособности различного рода устройств (усилителей, электрических и сглаживающих фильтров).

Для работы генератора необходимо наличие двух условий: баланса амплитуд и баланса фаз. Баланс амплитуд достигается при выполнении условия: βK = 1, где β – коэффициент ООС, а K – коэффициент усиления схемы. Это условие достигается включением в схему ООС делителем напряжения R₁, R₂. Поскольку базовая схема является инвертирующим усилителем, то ее коэффициент усиления определяется по формуле: K_U = R₂/R₁. Для достижения условия баланса амплитуд в данной схеме следует установить K_U = 3.

Баланс фаз означает равенство фаз сигнала на входе и выходе, то есть, ψ_ВХ = ψ_ВЫХ; это условие достигается введением в генератор положительной обратной связи (ПОС). В исследуемой схеме ПОС вводится при помощи моста Вина, состоящего из пассивной RC-цепи. Параметры RC-цепи задают и частоту генератора, определяемой согласно формуле: f₀ = 1/(2πRC).

Недостатком генератора на ОУ является небольшое значение тока нагрузки, которое может быть обеспечено микросхемой. Поэтому для получения мощного генератора на выходе базовой схемы следует включить транзисторный усилитель мощности.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

1. Собрать базовую схему генератора (рис. 19.1) и добиться запуска генерации синусоидального напряжения небольшим увеличением сопротивления резистора R₂.

2. Измерить ее ЛАЧХ генератора в звуковом диапазоне; результаты измерений занести в табл. 19.1.

3. Построить ЛАЧХ генератора в логарифмическом масштабе.

4. Включить на выходе базовой схемы двухтактный усилитель мощности (УМ) и убедиться в наличии на выходе УМ синусоидального сигнала (см. рис. 19.2).

5. Снять внешнюю характеристику мощного генератора; результаты измерений занести в табл. 19.2.

 

Замечания. При выполнениии п.2 визуальный контроль формы сигнала является обязательным, поскольку при изменении частоты могут наблюдаться искажения синсоидальной формы сигнала.

Для упрощения процесса установки частоты при измерении ЛАЧХ следует измерить частоту, соответствующую рис. 19.1, а затем изменять ее с увеличением или уменьшением в 2 раза при помощи уменьшения или увеличения емкости конденсатора соответственно.

Измерение внешней характеристики мощного генератора производится по стандартному алгоритму: изменяя сопротивление нагрузки следует измерять ток и напряжение на нагрузке до тех пор, пока напряжение на нагрузке не уменьшится по сравнению с напряженим холостого хода приблизительно на 30 %.

Рис. 19.1 Базовая схема генератора на ОУ

 

Табл. 19.1 Данные для построения ЛАЧХ базовой схемы генератора
f, Гц	≈30	≈50	≈300	≈103	≈2∙103	≈5∙103	≈20∙103
UВЫХ, B

 

Табл. 19.2 Данные для построения внешней характеристики мощного генератора UН(IН)
RН, Ом
IН, мА
UН, B

 

Рис. 19.1 Схема для исследования мощного генератора

 

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Исследованные схемы генератора: базовая и мощная.

2. ЛАЧХ для базовой схемы.

3. Внешняя характеристика для мощной схемы.

4. Выводы по работе.

ВЫВОДЫ

1. Для устойчивой работы исследованного генератора необходимо наличие переменного резистора в цепи ООС, поскольку точное значение этого резистора невозможно определить теоретически.

2. Подключение на выходе генератора усилителя мощности позволяет значительно увеличить ток нагрузки, делая данную схему применимой для испытания реальных электронных устройств.