Генераторы синусоидальных колебаний с постоянной и управляемой частотой. Схема генератора гармонических колебаний

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ

КАФЕДРА АВТОМАТИКИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №9

«Генераторы синусоидальных колебаний

с постоянной и управляемой частотой»

Работу выполнил студент     3081/2            

группа                               ФИО

Преподаватель                              

подпись                             ФИО

Санкт-Петербург

2006г.

Цель работы

Целью лабораторной работы является исследование RC-генераторов синусоидальных колебаний с постоянной и управляемой частотой, их настройка, сравнение теоретических и экспериментальных результатов.

1. Чертежи схем исследуемых устройств

Рис. 1. Схема генератора гармонических колебаний.

Рис. 2. Схема генератора гармонических колебаний с включенным в цепь обратной связи нелинейным элементом, подключенным транзисторным ключом и задающим мультивибратором.

2. Исходные данные

f=5,5 кГц

R₃=33 кОм

R₅=24 кОм

C₁=1000 пФ

C₂=2000 пФ

R₄=6,8 кОм

R₉=1,3 кОм

R₆=8,2 кОм

R₆'=1 кОм

R₇=8,2 кОм

R₈=3,9 кОм

3. Расчет параметров устройств

1. R_{2 мин}=R₄C₂/C₁=13,6 кОм             R_{2 ном}=27,2 кОм

2.

3.

R1, кОм	f0, кГц
2	13,85
3,9	9,92
8,2	6,84
16	4,90
33	3,41
68	2,38
120	1,79

4. C₃=16/(f₀R₆)=355 нФ=0,355 мкФ

R₁'=R₁/2=6,35 кОм

R₁''=2R₁=25,4 кОм

4. Выполнение работы

4.1. Настройка генератора гармонических колебаний

R₂=13,15 кОм

f=5555 Гц

4.2. Снятие формы и амплитуды выходного сигнала при отсутствии и наличии нелинейного элемента для ограничения амплитуды

Амплитуда при отсутствии нелинейного элемента: U=14 В

Форма выходного сигнала при отсутствии нелинейного элемента показана на рис. 3.

Форма выходного сигнала при наличии нелинейного элемента показана на рис. 4.

Форма выходного сигнала при наличии нелинейного элемента и значении сопротивления R₅=16 кОм показана на рис. 5.

4.3. Исследование зависимости f₀=f(R₁)

R1, кОм	f, кГц
2	12,50
3,9	10,40
8,2	6,94
16	5,00
33	3,51
68	2,41
120	1,82

График зависимости представлен на рис. 6.

4.4. Исследование работы генератора при включении в схему транзисторного ключа и задающего мультивибратора

R₁'=6,2 кОм

R₁''=25 кОм

C₃=0,32 мкФ

f₁=3,57 кГц

f₂=8,0 кГц

Форма выходного сигнала при включении в схему транзисторного ключа и задающего мультивибратора при двух разных значениях R₆' приведена на рис. 7.

Значение частоты генератора при разомкнутом коллекторе транзистора: f₁=3,57 кГц.

Значение частоты генератора при заземленном эмиттере транзистора: f₂=8,06 кГц.

Выводы

Расчет погрешностей:

,

,

δ< δ_{допустимое}

Была собрана схема генератора гармонических колебаний, частота которых незначительно отличается от заданной. Была исследована его работа при отсутствии и наличии нелинейного элемента, а также работа при наличии нелинейного элемента и значении R₅, уменьшенном в полтора раза, т.е. R₅=16 кОм.

Наличие нелинейного элемента позволяет уменьшить амплитуду выходного сигнала. Так, на рис. 3 показана форма выходного сигнала, на которой отчетливо видны области с нелинейными искажениями. На рис. 4 показана форма выходного сигнала при тех же значениях сопротивлений, но областей с нелинейными искажениями уже не наблюдается.

На рис. 5 показана форма выходного сигнала при наличии нелинейного элемента и уменьшенном значении сопротивления R₅. Видно, что амплитуда выходного сигнала значительно уменьшилась, причем более чем в 1,5 раза.

Была исследована зависимость частоты генератора от значения сопротивления R₁. Отметим, что она практически совпадает с теоретической зависимостью.

Была собрана схема генератора с изменяемой частотой, для модулирования которой используется задающий мультивибратор.

Опытным путем было показано, по какой причине изменяется частота работы генератора: при подаче сигнала мультивибратором транзистор открывается, и ток протекает от эмиттера к заземленному коллектору, что эквивалентно заземлению самого эмиттера, что было произведено при эксперименте. При отсутствии сигнала транзистор закрыт, что эквивалентно размыканию коллектора, произведенному экспериментально.

Графики

Рис. 3. Форма выходного сигнала при отсутствии нелинейного элемента.

Рис. 4. Форма выходного сигнала при наличии нелинейного элемента.

Рис. 5. Форма выходного сигнала при наличии нелинейного элемента и значении сопротивления R₅=16 кОм.

Рис. 6. Зависимость частоты генератора от значения сопротивления R₁.

Рис. 7. Форма выходного сигнала при включении в схему транзисторного ключа и задающего мультивибратора при двух разных значениях R₆'