Ю.И. Кузнецов, В.М. Шахпаронов - RC-генератор, страница 2

В этих системах обычно используют нелинейныеэлементы, сопротивление которых зависит от протекающего по ним токаили от приложенного к ним напряжения. Примером такого нелинейногосопротивления может служить металлическая нить, нагреваемая переменным током, или специально созданный полупроводниковый терморезистор (термистор). Простейшим терморезистором является лампа накаливания. На рис. 7 представлен качественный вид зависимости сопротивления лампы накаливания RЛ от амплитуды подаваемого на лампупеременного напряжения UЛ0 эф .Рассмотрим схему RС -генератора на операционном усилителе с цепью Вина, в которой реализована простейшая система автоматическойрегулировки условия «баланса амплитуд» с помощью использования терморезистора (см.

[2, с. 81–83]). Для этого в цепь отрицательной обратнойсвязи, параметры которой определяют коэффициент усиления, включе7RС-генераторПрактикум по радиофизикеCR+UвыхОУ−K0CR3RЛНРис. 6: Включение лампы накаливания в цепь отрицательной обратнойсвязи.на маломощная лампа накаливания ЛН, как показано на рис. 6.При превышении уровня выходного сигнала над уровнем ста- RЛционарной генерации нить лампы накаливания нагревается добольшей температуры, сопротивление лампы RЛ увеличивается, врезультате чего коэффициент пе- RЛ0e ус | = 1 +редачи усилителя |K+ R3 /RЛ уменьшается; при уменьшении уровня выходного сигналаe ус | увекоэффициент передачи |Kличивается. Таким образом, лампанакаливания действует как автоматический регулятор амплитуды,0UЛ0 эфUЛэфудерживающий режим автоколебаний вблизи порога самовозбуждения. В результате будем иметь Рис.

7: Зависимость сопротивленияна выходе гармонический сигнал с лампы накаливания RЛ от амплитумалыми искажениями. На рис. 7 ды подаваемого на лампу переменстрелками показано направление ного напряжения UЛ0 эф .переходных процессов при отклонениях от состояния, соответствующего условию баланса амплитуд.Здесь RЛ0 — сопротивление лампы накаливания, соответствующее по8Практикум по радиофизикеRС-генераторCR+выходОУ−K0CRR30R300R4Рис. 8: Ограничение и стабилизация амплитуды стационарных колебанийпри помощи двух встречно-параллельных диодов.роговому значению коэффициента передачи усилителяe ус0 | = 1 +|КR3,RЛ0(12)при котором выполняется баланс амплитуд.

Величина напряжения навыходе генератораUвых0 эф = UЛ0 эфR3 + RЛ0.RЛ0(13)Здесь UЛ0 эф — эффективное значение переменного напряжения на сопротивлении RЛ0 лампы накаливания в режиме стационарной генерации.Для стабилизации амплитуды выходного сигнала помимо термисторав цепи отрицательной обратной связи можно использовать схему, состоящую из детектора и полевого транзистора (см. [2, с. 83–85]). Последний при малых напряжениях на затворе ведет себя как сопротивление,управляемое напряжением.Если некоторые искажения генерируемого гармонического сигналаявляются допустимыми, то ограничить и стабилизировать амплитудустационарных колебаний также можно путем использования двух встре9RС-генераторПрактикум по радиофизикечно-параллельно соединенных (анод к катоду) диодов, которые шунтируют часть сопротивления в цепи отрицательной обратной связи, как этопоказано на рис.

8.Практическая часть1. По заданной частоте генерации f0 рассчитайте параметры цепи Вина при условии, что R1 = R2 = R и C1 = C2 = C.2. Соберите RС -генератор согласно схеме рис. 4 (см. с. 6) на плате«Операционный усилитель».3. Подключите к плате источник питания, а к выходу генератора осциллограф.4. Отрегулируйте сопротивление переменного резистора R4 до получения колебаний.5. Изменяя сопротивление R4 в небольших пределах вблизи порогавозбуждения, пронаблюдайте изменение формы колебаний.6. Получив колебания, близкие к гармоническим, с помощью осциллографа измерьте частоту автоколебаний.

Измерение проведите двумя способами:а) используя откалиброванную внутреннюю развертку осциллографа,б) с помощью фигур Лиссажу.В последнем случае используйте осциллограф в режиме внешнейразвертки, на вход X подайте сигнал с внешнего генератора, а навход Y сигнал с выхода исследуемого RС -генератора.7. Сравните экспериментальное значение частоты генерации с теоретическим.Контрольные вопросы1.

Какой вид обратной связи используется в генераторах?2. Сформулируйте условия баланса фаз и амплитуд и объясните ихфизический смысл.10Практикум по радиофизикеRС-генератор3. Почему в RС -генераторе с цепью Вина на операционном усилителецепь Вина подключается к неинвертирующему входу операционного усилителя.4. Чем определяется амплитуда стационарных колебаний в генераторе?Литература1. Воронцов Ю.

И., Биленко И. А. Краткое пособие по радиофизике.Методы анализа, задачи, решения. — М.: КДУ, 2007. — 143 с. — ISBN978-5-98227-279-9.2. Кузнецов Ю. И., Логгинов А. С., Митрофанов В. П. Усилители иRC-генераторы низкой частоты на транзисторах и интегральных схемах (Методическая разработка для практикума по радиоэлектронике и автоматизации физического эксперимента). — М.: Физическийфакультет МГУ им. М.

В. Ломоносова, 2009. — 99 с.3. Основы радиофизики (учебное пособие) / А. А. Белов, Г. В. Белокопытов, И. В. Иванов, Ю. И. Кузнецов, А. С. Логгинов, К. С. Ржевкин; под ред. А. С. Логгинова. — М.: УРСС, 1996. — 256 с. — ISBN5-88417-086-6.4. Трофименко И. Т., Лебедева Е. В., Седлецкая Н. С.

Практикум порадиоэлектронике / под ред. А. П. Сухорукова. — М.: Изд-во МГУ,1997. — 205 с. — ISBN 5-211-03522-4.11.