RС-генератор гармонических колебаний

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6

RC-ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

Цель работы: исследование условия возбуждения и стационарного режима RC-генератора; анализ поведения цепи с коэффициентом усиления усилителя, большим и меньшим критического, при внешнем гармоническом воздействии.

Приборы и оборудование: базовый блок и сменное устройство. В сменном устройстве находится усилитель с регулируемым коэффициентом усиления K и Г-образная цепь положительной обратной связи (b-цепь).

       

Рисунок 1 – Эквивалентная обобщенная схема RC-генератора, эквивалентная схема разомкнутого тракта RC-генератора и RC-генератор под внешним воздействием соответственно

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

Исходные данные:

R=1 кОм                                   C=100 мкФ

Резонансная частота:

Дифференциальное уравнение для исследуемого генератора:

Характеристическое уравнение и его корни:

Корневой годограф для K=0...6:

Комплексный коэффициент передачи Г-образного четырехполюсника:

Модуль и фаза комплексного коэффициента передачи:

Амплитудно-фазовая характеристика:

Нормированная частотная характеристика:

Исследуем RC-генератор по критерию Найквиста при K=3.2 и 3.8:

U_вх=100 мВ                                   U_вых=320/280 мВ

K=3.2			K=2.8
f, Гц	AЧХ, В	ФЧХ	f, Гц	АЧХ	ФЧХ
10	0.125	А=B	100	0.250	2/4
15	0.150	А=B	1 000	0.250	2/4
50	0.250	A=B	2 000	0.250	2/5
100	0.300	A.B	3 000	0.230	2/5
500	0.350	A.B	5 000	0.150	-1/5
5 000	0.200	0	10 000	0.100	-1/5
10 000	0.120	-А.B	50 000	0.050	-1/5
15 000	0.100	-А.B	100 000	0.010	-2/5
20 000	0.070	-A=B
30 000	0.050	-A=B
50 000	0.040	-A=B
100 000	0.020	-А=B

         

Рисунок 2 – Амплитудно- и фазочастотная характеристики соответственно

Рисунок 3 – Амплитудно-фазовая характеристика

Снимаем колебательную характеристику усилителя U_вых(U_вх) при разомкнутой обратной связи и K>K₀, f=f₀:

Uвх, В	Uвых, В
0.10	0.20
0.15	0.25
0.25	0.38
0.35	0.50
0.50	0.50
0.74	0.50

Рисунок 4 – Колебательная характеристика

Снимаем прямую обратной связи U_b=bU_вых при разомкнутой цепи обратной связи, том же значении K и f=f₀. Изменяя U_вх, устанавливаем U_вых=300 мВ и при этом измеряем U_b:

U_вх=0.198 В                            U_вых=300 мВ

Измеряем амплитуду колебаний, генерируемых при разомкнутой цепи обратной связи и том же значении K. Замыкаем цепь обратной связи тумблером «ОС» и измеряем при этом значении U_вых и U_вх:

U_вх=0.868 В                            U_вых=1 В

Определяем частоту генерируемых колебаний в том же режиме методом сравнения по фигурам Лиссажу:

f=2100 Гц

Снимаем частотные характеристики регенерированного усилителя:

f_кваз=2000 Гц                 U_Г3=150 мВ

f, Гц	АЧХ
0	0
1 100	2.2
2 000	2.7
3 000	2.0
5 000	1.0
10 000	0.6
20 000	0.4
100 000	10-7

Рисунок 5 – Амплитудно-частотная характеристика

Снимаем амплитудные характеристики регенерированного усилителя при тех же значениях K и f=f₀, изменяя U_с через 10 мВ до появления нелинейных искажений в напряжении U_вых:

	Uвх, В		Uвых, В
	ИСКАЖЕНИЙ НЕТ
0.075		0.162
0.300		0.700
0.500		1.000
0.750		2.000
НЕЛИНЕЙЫНЕ ИСКАЖЕНИЯ

Рисунок 6 – Амплитудная характеристика

Исследуем автогенератор в режиме принудительной синхронизации, установив K>K₀. Снимаем зависимость полосы пропускания от амплитуды внешней ЭДС:

	Uвх=600 мВ		Uвх=300 мВ		Uвх=100 мВ
f, кГц	3.4	4.1	6.8	30	13.4	6.5
Uвых, В	3.2	3.4	3.4	3.2	3.2	3.0

Рисунок 7 – Зависимость полосы пропускания от амплитуды внешней ЭДС