Электротехника \ Электроника

Генераторы синусоидальных колебаний с постоянной и управляемой частотой. Исследование RC-генераторов синусоидальных колебаний с постоянной и управляемой частотой, их настройка, сравнение теоретических и экспериментальных результатов, страница 2

Рис. 5.2. Диаграмма выходного сигнала генератора синусоидальных колебаний.

f1 = 2,78 кГц

f2 = 6,25 кГц

При отключенной  ( «обрыв» ) цепи коллектора измерили f1 = 2,78 кГц, далее закоротили резистор R1 и получили f2 = 6,25 кГц, результаты идентичны предыдущим ( при нашей точности измерений ), не заметили влияния транзисторного ключа.

  1. Выводы.

6.1. Расчет погрешностей.

6.1.1. Схемы:  1) на основе ОУ  К140УД6: а) генератор гармонических колебаний постоянной частоты; 2) на основе диодов Д226: б) нелинейный элемент – двухполюсник:

1,304 % 

0,662 % 

Сравнение эксперимента и теории зависимости генерируемой частоты от R1: f0 = f(R1):

Найдем среднее отклонение:

Таблица 6.1.1

R1, кОм

f0теор, кГц

f0эксп, кГц

 ∆ , %

2

13,85

12,99

6,25

3,9

9,92

8,70

12,34

8,2

6,84

6,45

5,70

16

4,90

4,76

2,77

18,2

4,59

4,55

1,02

19

4,49

4,35

3,26

33

3,41

3,23

5,41

55

2,64

2,50

5,36

68

2,38

2,22

6,46

80

2,19

1,92

12,20

100

1,96

1,69

13,48

120

1,79

1,41

21,24

Но данная величина не имеет особого смысла, качественное сравнение эксперимента и теории, сравнение по полученной форме графика, существенней. Можно отметить довольно точное сходство полученной зависимости с теорией.

6.1.2. Схема: на основе микросхемы 140УД20 ( содержит два ОУ с одинаковыми характеристиками ): генератор гармонических колебаний управляемой частоты:

0,537 % 

6.2. Расчет допустимых погрешностей.

6.2.1. Схемы:  1) на основе ОУ  К140УД6: а) генератор гармонических колебаний постоянной частоты; 2) на основе диодов Д226: б) нелинейный элемент – двухполюсник:

;

6.2.2. Схема: на основе микросхемы 140УД20 ( содержит два ОУ с одинаковыми характеристиками ): генератор гармонических колебаний управляемой частоты:

;

;

Полученные значения допустимых погрешностей довольно велики, к нашим измерениям мы предъявляем более строгие требования – погрешность не более 5-10%.

6.3. Вывод.

По экспериментально снятым характеристикам схем генераторов синусоидальных колебаний с постоянной и управляемой частотой можно сделать следующие выводы:

Схемы:  1) на основе ОУ  К140УД6: а) генератор гармонических колебаний постоянной частоты; 2) на основе диодов Д226: б) нелинейный элемент – двухполюсник:

- после предварительной настройки генератора гармонических колебаний мы измерили частоту полученных колебаний, и омметром определили R2, погрешность всех полученных величин входит в область допустимой;

- после того, как мы добились нелинейных искажений выходного сигнала ( нелинейный режим работы ОУ ), была зарисована его форма; подключив нелинейный элемент ( ограничивающий амплитуду ), мы заметили что наш сигнал стал без искажений – «чистая синусоида», амплитуда на выходе получилась немного меньше амплитуды сигнала без нелинейного элемента; данный нелинейный элемент является не только методом борьбы с искажениями, путем изменения его параметром ( R5 ) мы можем варьировать амплитуду колебаний на выходе генератора, что в обычной схеме на основе ОУ  К140УД6 невозможно, так как там амплитуда постоянна и примерно равна Uвых макс ОУ;

- исследование  продолжилось снятием характеристики зависимости генерируемой частоты от R1; полученная на практике зависимость близка к теоретической, значения погрешностей в некоторых точках велики из-за малости величин, по построенному графику видно насколько близок эксперимент к теории ( качественная оценка ).

Схема: на основе микросхемы 140УД20 ( содержит два ОУ с одинаковыми характеристиками ): генератор гармонических колебаний управляемой частоты:

- на данной схеме мы исследовали электронную модуляцию частоты колебаний; вначале мы, при помощи изменения значения сопротивления R6’, добились устойчивой осциллограммы выходного сигнала генератора синусоидальных колебаний; с помощью изменения сопротивления R6’ можно менять величину сопротивления обратной связи мультивибратора, а, следовательно, и частоту его работы, импульсы мультивибратора влияют на величину сопротивления R1 при помощи  транзисторного ключа; можно сказать, что период работы мультивибратора должен быть кратен периоду собственных колебаний генератора;

- в итоге, мы сняли диаграмму выходного сигнала генератора и определили частоты f1 и f2, по теории их отношение должно быть равно , экспериментальные данные весьма близки к теории, это видно по полученной малой погрешности;

- последним пунктом нашего изучения было рассмотрение влияния транзисторного ключа; мы отключили цепь коллектора и измерили частоты, полученные результаты оказались такими же как и в предыдущем пункте, следовательно, при нашей точности измерения мы не замечаем влияния транзисторного ключа.

Скачать файл