Бутенко Д.В., Черкасова Г.С. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов (2014) (1186344), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Начертить принципиальную схему исследуемого генератора с автоматическимсмещением на сетке. Собрать схему.6. Снять зависимость выходного напряжения от коэффициента взаимной индукции Uк = f(М) для АГ с автоматическим смещением в цепи сетки (см. методическиеуказания к п. 3).7. Начертить принципиальные схемы для измерения колебательных характеристик АГ с принудительным и автоматическим смещением на сетке.8. Снять колебательную характеристику генератора Uк = f(Uвх) для мягкого ижёсткого режимов возбуждения и режима возбуждения с автоматическим смещением в цепи сетки.Уменьшить связь до нуля (развести катушки на максимальное расстояние). Навход УВЧ, встроенного в макет (гнёзда 2-1), подать сигнал от генератора Г3-112.
С вы-ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов45хода УВЧ сигнал подать на вход усилителя (замкнуть гнёзда 6-7). Выходное напряжение измерять на контуре АГ (гнёзда 18-12). Настроить генератор на резонансную частоту контура. Настройку вести по максимуму выходного напряжения при изменениичастоты генератора вблизи от расчётной резонансной частоты контура. Для снятия колебательной характеристики входной сигнал менять с помощью ручки "Ослабление"генератора ВЧ. Измерение входного сигнала производить непосредственно на сеткелампы (гнёзда 4`-12) с помощью осциллографа. Амплитуду напряжения входного сигнала на сетке изменять от 0 до 15-20 В.Выполнение отчетаОтчет по лабораторной работе должен содержать:1) название и цель работы;2) схемы проведения измерений с указанием типов измерительных приборов;3) результаты измерений (графики колебательных характеристик и характеристиквозбуждения)4) выводы по результатам работы.Вопросы для самоконтроля и подготовки к защите1.
Объяснить принцип работы LC-генератора.2. Сформулировать условие возникновения колебаний и условие стационарногорежима в общем виде; для LC-генератора с индуктивной связью.3. Нарисовать схему LC-генератора с индуктивной связью (варианты на биполярном и полевом транзисторах, на электронной лампе).4. Как определяется частота колебаний генератора?5. Что такое мягкий и жесткий режимы возникновения колебаний?6. Что такое колебательная характеристика?7. Что такое характеристика возбуждения?8. Нарисовать колебательные характеристики и характеристики возбуждениядля мягкого и жесткого режимов.9. Показать, как по колебательной характеристике генератора определить амплитуду колебаний в стационарном режиме.10.
Нарисовать схему LC-генератора с автосмещением и объяснить особенностиее работы.ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов46ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4ИССЛЕДОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРНОГО МУЛЬТИВИБРАТОРАИ МУЛЬТИВИБРАТОРА НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕЦель работы - изучить физические процессы, происходящие в мультивибраторена различных активных элементах, исследовать влияние параметров схемы на частоту,форму и амплитуду генерируемых колебаний.Краткие сведения о мультивибраторахМультивибраторами принято называть генераторы импульсов, по форме близких к прямоугольным. Мультивибраторы относятся к релаксационным генераторам, вкоторых активные (усилительные) элементы работают в ключевом режиме.
Как и в любых других генераторах, в релаксационных генераторах используется положительнаяобратная связь (ПОС). Однако, в отличие от генераторов гармонических колебаний, врелаксационных генераторах вообще и в мультивибраторах в частности отсутствуютрезонансные элементы или узкополосные фильтры других типов, поэтому условие возникновения колебаний выполняются для многих гармонических составляющих (отсюданазвание «мультивибраторы»).Мультивибраторы могут быть как автоколебательными, так и ждущими. Автоколебательный мультивибратор представляет собой астабильный релаксационныйгенератор, имеющий два квазиустойчивых состояния, каждое из которых соответствуетвысокому или низкому уровню выходного напряжения.
При включении питания этисостояния периодически чередуются, причем время пребывания генератора в каждомиз состояний определяется его времязадающими элементами, поэтому на выходе генератора формируется периодическая последовательность прямоугольных импульсов заданной амплитуды, длительности и периода повторения. Ждущий мультивибратор илиодновибратор при подаче управляющего сигнала вырабатывает одиночный импульсзаданной длительности и амплитуды. Такой генератор является моностабильным, т. е.в отсутствие управляющего сигнала может сколь угодно долго находиться в длительноустойчивом состоянии, соответствующем, например, низкому уровню выходного напряжения.
При подаче управляющего сигнала генератор переходит в квазиустойчивоесостояние, соответствующее высокому уровню выходного напряжения, в котором может находиться в течение определенного времени, по истечении которого автоматически возвращается в исходное длительно устойчивое состояние.ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов47Мультивибраторы могут быть выполнены на основе биполярных или полевыхтранзисторов, а также на основе операционных усилителей (ОУ), цифровых интегральных микросхем (логических элементов, триггеров и т.
д.) и специализированных интегральных микросхем.Схема автоколебательного мультивибратора на биполярных транзисторах показана на рис. 26. В состав схемы входят два транзисторных ключа на транзисторах VT1 иVT2 с коллекторно-базовыми цепями ПОС: коллектор одного из транзисторов соединяется с базой другого. При работе схемы каждый из транзисторов находится то в режименасыщения, то в режиме отсечки, причем когда VT1 насыщен, VT2 закрыт и наоборот.Выходными сигналами являются напряжения на коллекторах VT1 и VT2. Амплитудавыходных импульсов приближенно равна Ек, а временные параметры определяютсяэлементами схемы.Рис. 26. Схема автоколебательного мультивибратора на биполярных транзисторахНа рис.
27 представлены временные диаграммы работы транзисторного мультивибратора. На интервале 0…t1 транзистор VT1 находится в режиме отсечки, а транзистор VT2 в режиме насыщения. При этом конденсатор Cб2 заряжается от источника напряжения питания Eк через резистор Rк1. Т. к. правая обкладка Cб2 через открытый инасыщенный транзистор VT2 соединяется с общим проводом, то напряжение на Cб2оказывается практически равным Uкэ1 (т. е. Uвых1). Поэтому Uвых1 плавно нарастает отзначения Uкэнас1 примерно до Ек с постоянной времени τзар2=Rк1Cб2, т.
е. формируетсяфронт импульса на коллекторе VT1. Учитывая, что Uкэнас1<< Eк, амплитуда этого импульса Um = Ек - Uкэнас1 ≈ Ек, а длительность его фронта tф1 ≈ 2,2 τзар2=2,2 Rк1Cб2 (приусловии, что tф1 определяется по уровням 0,1…0,9Um).ОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов48Рис. 27. Временные диаграммы работы автоколебательного мультивибратора на биполярных транзисторахВ момент t=0 правая обкладка конденсатора Cб1 через открытый и насыщенныйVT2 оказывается соединенной с общим проводом. Т.
к. в предыдущий такт работы схемы Cб1 был заряжен до Eк, в момент t=0 Uбэ1= - Eк. Далее на интервале 0… t1 происходит перезаряд Cб1 через резистор Rб2, подключенный к источнику напряжения Еб, поэтому Uбэ1 плавно возрастает от значения –Ек с постоянной времени τраз1=Rб1Cб1, стремясь к уровню +Еб. В момент t = t1 Uбэ1 становится положительным, поэтому транзистор VT1 переходит из режима отсечки в активный режим, т.
е. начинает открываться:iк1 растет, а Uкэ1 уменьшается. Это приводит к уменьшению Uбэ2, из-за чего транзисторVT2 переходит из режима насыщения в активный режим, т. е. начинает закрываться: iк2уменьшается, а Uкэ2 растет. В свою очередь это приводит к дальнейшему увеличениюОглавлениеД.В.Бутенко, Г.С.Черкасова. Исследование усилителей, генераторов и преобразователей сигналов49iк1 и уменьшению iк2, т. е. имеет место ПОС, в результате действия которой в момент t == t1 транзистор VT1 переходит из режима отсечки в режим насыщения, а транзисторVT2 – из режима насыщения в режим отсечки.
Таким образом, длительность импульсаtи1 определяется временем, в течение которого Uбэ1 остается отрицательным. Можнопоказать, чтоtи1= τраз1ln(1+Еб/Ек)= Rб1Cб1ln(1+Еб/Ек).Аналогично можно рассмотреть работу схемы на интервале t1…t2, когда транзистор VT1 находится в режиме насыщения, а транзистор VT2 в режиме отсечки.
Очевидно, что формирование фронта импульса tф2 на коллекторе транзистора VT2 связано сзарядом конденсатора Cб1 через резистор Rк2, поэтому tф2 ≈ 2,2τзар1=2,2 Rк2Cб1. Длительность импульса tи2 соответствует интервалу, в течение которого Uбэ2 остается отрицательным, а следовательно связана с перезарядом конденсатора Cб2 через резистор Rб2.Поэтомуtи2= τраз2ln(1+Еб/Ек)= Rб2Cб2ln(1+Еб/Ек).В момент t = t2 Uбэ2 становится положительным, и благодаря ПОС транзисторVT1 вновь переходит в режим отсечки, а VT2 в режим насыщения, и далее процессы всхеме циклически повторяются.Импульс напряжения Uбэ1 в момент t = t1 обусловлен током заряда конденсатораCб1, который максимален при t = t1 и далее плавно уменьшается.
Т. к. этот ток протекает через переход база-эмиттер транзистора VT1, то Uбэ1 при t = t1 также резко возрастает, а далее плавно уменьшается. Аналогично можно объяснить наличие импульса напряжения Uбэ2 в момент t = t2.Из анализа работы схемы следует, что соотношение между длительностями импульса и фронта определяется соотношением постоянных времени базовых и коллекторных цепей мультивибратора.
Поэтому для того, чтобы выходные импульсы по форме были близки к прямоугольным, необходимо, чтобы Rб >> Rк. С другой стороны, резисторы в коллекторных и базовых цепях должны выбираться таким образом, чтобыгарантировался переход транзисторов в режим насыщения. Для простоты рассмотримсхему симметричного мультивибратора, в которой транзисторы VT1 и VT2 идентичны(β1=β2=β), Cб1= Cб2= Cб, Rк1= Rк2= Rк и Rб1= Rб2= Rб. Условие насыщения может бытьзаписано как iб > iк/β.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
