Файл: Схемотехника.docx

Цель работы:

Изучение принципа работы генератора синусоидального сигнала.

Экспериментальный расчёт

Принципиальная схема:

Генератор гармонических колебаний c АРУ №1 (см. рисунок ниже):


Генератор гармонических колебаний c АРУ №2 (см. рисунок ниже):



Расчет элементов моста Вина:

Подгруппа №1, требуемая частота генератора – 1500Гц. R1=R4=R, C1=C2=C.



Номиналы элементов выбраны в соответствии с рядом E24, точность – 0.477%

Часть 1

1. 
   Зафиксируем форму сигнала на выходе и измерим амплитуду выходного напряжение генератора (см. рисунок ниже):
   

U_вых=5,285 В

2. 
   Построим спектр и оценим величину нелинейных искажений (см. рисунок ниже):
   

3. 
   Изменяя сопротивление цепи ООС усилителя определим значение сопротивления, при котором происходят срывы колебаний и исследуем влияние сопротивления на время запуска колебаний генератора.
   

Заполнена таблица (см. таблицу ниже):

График зависимости времени запуска колебаний от номинала резистора R3 (см. рисунок ниже):

Срыв возникает при R3<22кОм.

При R3>38кОм возникают слишком большие НИ, дальнейшее увеличение номинала этого резистора, при данной отладке, не принесет пользы.

4. 
   Исследуем влияние сопротивления цепи АРУ на амплитуду выходного сигнала генератора и его нелинейные искажения.
   

Заполнена таблица (см. таблицу ниже):



График зависимости амплитуды выходного сигнала от номинала резистора R6 (см. рисунок ниже):



Заполнена таблица (см. таблицу ниже):



График зависимости нелинейных искажений от сопротивления резистора

R6 (см. рисунок ниже):




Часть 2

1. 
   Зафиксируем форму сигнала на выходе и измерим амплитуду выходного напряжение генератора (см. рисунок ниже):
   

U _вых=9,656 В

2. 
   Построим спектр и оценим величину нелинейных искажений (см. рисунок ниже):
   

3. 
   Изменяя сопротивление цепи ООС усилителя определим значение сопротивления, при котором происходят срывы колебаний и исследуем влияние сопротивления на время запуска колебаний генератора
   

Заполнена таблица (см. таблицу ниже):

График зависимости времени запуска колебаний от номинала резистора R3 (см. рисунок ниже):


Срыв возникает при R3<32кОм. При R3>37кОм возникает отсечка.

4. 
   Исследуем влияние сопротивления цепи АРУ на амплитуду выходного сигнала генератора и его нелинейные искажения
   

Заполнена таблица (см. таблицу ниже):


График зависимости амплитуды выходного сигнала от номинала резистора R6 (см. рисунок ниже):

Заполнена таблица (см. таблицу ниже):

График зависимости нелинейных искажений от сопротивления резистора R6 (см. рисунок ниже):



При номинале резистора R6>1,2кОм появляется отсечка сигнала.

Выводы

1. 
   Проведён анализ поставленной задачи. Необходимо было изучить принципы работы генератора синусоидального сигнала. Получены практические навыки в проведении эксперимента и обработке его результатов.
   
2. 
   Часть 1: необходимо было произвести расчет элементов моста Вина, где выбрать конденсатор в пределах 500 пФ – 200 нФ (пользуясь номиналами ряда Е24) и резистор рассчитать таким образом, чтобы при выборе номиналов элементов из стандартного ряда Е24, точность соответствия частоты заданию была не хуже 1%, зафиксировать форму сигнала в режиме Transient, измерить амплитуду выходного напряжения генератора, получить спектр и оценить величину нелинейных искажений, изменяя сопротивление цепи ООС усилителя (в диапазоне +/- 200 % от исходного номинала) определить значение сопротивления, при котором происходит срыв колебаний (если он есть) и исследовать влияние сопротивления (т.е. коэффициента усиления) на время запуска колебаний генератора, исследовать влияние сопротивление цепи АРУ на амплитуду выходного сигнала генератора и его нелинейные искажения. Для исследования взять два значения резистора больше исходного и два – меньше (шаг изменения 5-10% номинала). Составить таблицы и построить графики зависимости амплитуды сигнала и его искажений от сопротивления.
   
3. 
   Часть 2: необходимо было повторить пункты 1-5 для данной схемы.
   
4. 
   Сравнивая результаты работы двух схем, можно сделать выводы:
   

1. 
   Плюсы схемы с параллельными диодами:
   

• 
  Более высокая стабильность частоты колебаний за счет того, что каждый диод работает на своей точке характеристики, а значит, не зависит от других диодов.
  
• 
  Более высокая мощность генерации за счет того, что каждый диод способен выдерживать большую мощность, чем в схеме с последовательными диодами.
  

Минусы схемы с параллельными диодами:

• 
  Более высокий уровень шума и искажений в генерируемом сигнале из-за того, что каждый диод работает на своей точке характеристики, а значит, может иметь различные нелинейности.
  
• 
  Более сложная настройка и регулировка генератора за счет того, что каждый диод должен быть подобран по параметрам.
  

2. 
   Плюсы схемы с последовательными диодами:
   

• 
  Более низкий уровень шума и искажений в генерируемом сигнале за счет того, что все диоды работают на одной точке характеристики, а значит, имеют одинаковые нелинейности.
  
• 
  Более простая настройка и регулировка генератора за счет того, что не требуется подбирать каждый диод по параметрам.
  

Минусы схемы с последовательными диодами:

• 
  Более низкая стабильность частоты колебаний за счет того, что все диоды работают на одной точке характеристики, а значит, зависят друг от друга.
  
• 
  Более низкая мощность генерации за счет того, что каждый диод должен выдерживать только часть общей мощности.
  

5. 
   Результаты экспериментального, предварительного, моделируемого расчётов, приведены в разделе 2.
   
6. 
   Заполнены таблицы зависимых величин: экспериментального расчёта.
   
7. 
   Были построены графики зависимостей для полученных данных.