Генератор «ёмкостная трехточка»

Для возбуждения генератора на заданной частоте требуется, чтобы коэффициент усиления удовлетворял условию Кβ ≥ 1 или К ≥ 1/β (1.6)

Схема параллельного контура, используемого в генераторе, показана на рис. 6 а) и рис 7. Заметьте, что выходное напряжение U_выхмежду кол­лектором и землей формируется на конденсаторе С₁, в то время как напря­жение ОС (между базой и землей) — на конденсаторе С₂. Отношение U_ос IU_вых представляет собой коэффициент передачи цепи ОС:

или 1/β = С₂/С₁. (1.7)

Для возникновения генерации должно выполняться условие К_о ≥ С₂/С₁

Частота параллельного резонанса для такого генератора определяется из следующих соотношений:

X_L = X_C, где С= С₁С₂/(С₁+ С₂); (1.8)

2 π f L = 1 / 2 π f C (1.9)

(1.10)

(1.11)

Рис.7. Схема генератора ёмкостная трехточка.

 

Время

Время

ИМПУЛЬСНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Несинхронизированный мультивибратор

Время

Несинхронизированный мультивибратор представляет собой двухкаскадный усилитель с взаимно перекрещивающимися связями между каскадами (рис.8). С одного из его коллекторов можно снять колебание в виде меандра, с другого - тоже, только противоположной полярности (рис. 9). Мультивибратор является разновидностью насыщенного ключа. Ключ - это инвертирующий усилитель, который может переключаться из состояния отсечки в состояние насыщения. Переключаемый инвертор будет находиться в том или ином состоянии определенное время, в течение которого базовый ток каскада работает в режиме насыщения. В мультивибраторе используется времязадающий конденсатор, опреде­ляющий временной интервал между включенным и выключенным состояниями схемы. Как показано на рис.8 и 9, напряжение коллектора выключенного тран­зистора VT1 равно напряжению U_cc. Поскольку при этом транзистор VT₂ вклю­чен, напряжение U_С2 соответствует напряжению насыщения и близко к 0, 1 В. Емкость С₁ оказывается включенной последовательно с сопротивлением R₁ между Ucc иземлей через открытый транзистор VT₂.

Рис.8. Несинхронизированный мультивибратор: а-в двухкаскадном варианте; 6 - общепринятое начертание с перекрёстными связями

Конденсатор С₁ разряжается через резистор R₁, удерживая транзистор VT₁ в режиме отсечки, пока произведение IR₁ не уменьшится настолько, чтобы U_ВЕ1 достигло такого значения, при котором схема переключается (около 0, 6 В). Когда транзистор VT₁ включается, напряжение U_CE падает до напряжения на­сыщения U_{CE, нас.}. Тогда изменяется напряжение, приложенное к базе VT₂ благо­даря заряду С₂. Транзистор VT₂ быстро переходит в режим отсечки. ПОС вызывает автоматическое повторение цикла. Если полярность напряже­ния в момент переключения транзистора изменяется, то вариация мгновенного напряжения на схеме составляет 2 U_cc.

Рис 9. Эпюры напряжений на электродах транзисторов несинхронизированного мультивибратора: а - на коллекторе VT1; б - на коллекторе VT2; в - на базе VT1; г-на базеVT2.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Изучить описание работы генераторов, приведенные принципиальные схемы и основные характеристики генераторов.

2. Включить ПЭВМ. Запустить пакет САПР OrCAD.

3. Набрать принципиальную схему рис. 10.

4. Снять выходные характеристики генератора.

5. Произвести оптимизацию (то есть выяснить степень влияния элементов схемы на выходные параметры генератора).

6. Набрать принципиальную схему рис. 11.

7. Снять выходные характеристики и произвести оптимизацию.

8. Набрать принципиальную схему рис 8.

9. Снять выходные характеристики и произвести оптимизацию

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы.

2. Рисунки принципиальных схем.

3. Результаты моделирования генераторов в виде таблиц, графиков, вычислений с необходимыми пояснениями.

4. Выводы по работе. В выводах отразите количественные результаты, результаты оптимизации и дайте рекомендации по применению активных элементов в генераторных устройствах, подчеркните – какие факторы в наибольшей степени влияют на работу генератора.

Рис.10	Рис.11

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Поясните принцип генерации.

2. Охарактеризуйте стабильность усилителя.

3. Что такое фазовый сдвиг и как его определить?

4. Какие фазосдвигающие цепи Вы знаете? Нарисуйте их.

5. В чем отличия генератора «индуктивная трехточка» от «ёмкостная трехточка»?

6. Расскажите о не синхронизированном мультивибраторе.

7. Запишите формулы для определения реактивных сопротивлений с пояснениями.

8. Расскажите о генераторах с обратной LC – связью.

9. Охарактеризуйте RC – генераторы.

10. Опишите эпюры напряжений по рис 9.

11. Запишите формулы для расчета частоты генерируемых колебаний для RC и LC генераторов.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Операционные усилители

Лабораторная работа посвящена изучению операционных усилителей и схем их включения.В методическом пособии разъясняется принцип работы операционного усилителя, приводятся основные параметры и стандартные схемы включения. В задачу студента входит изучение основных параметров операционных усилителей и схем их включения, измерение основных параметров ОУ, макетирование и наладка некоторых электронных схем с их применением.

Введение. Операционный усилитель (ОУ) – это электронный усилитель, предназначенный для различных операций над аналоговыми величинами в схемах с отрицательной обратной связью (ООС). Чаще под ОУ понимают усилитель постоянного тока (УПТ) с дифференциальным входом, большим коэффициентом усиления K₀, малыми входными токами I_вх, большим входным сопротивлением R_вх, малым выходным сопротивлением R_вых, достаточно большой граничной частотой усиления f_гр, малым смещением нуля U_см. Под большими и малыми понимаются такие величины, которые в простых расчетах можно считать соответственно бесконечными или нулевыми (идеальный ОУ). Для идеального ОУ K ₀ = ¥;  I _вх = 0; R _вх = ¥; R _вых = 0; f _гр = ¥; U _см = 0.

Основное назначение операционного усилителя – построение схем с точно синтезированной передаточной функцией, которая зависит практически только от свойств цепи обратной связи (ОС). На основе ОУ создаются прецизионные масштабирующие усилители, генераторы функций, стабилизаторы напряжения и тока, активные фильтры, логарифмирующие и потенцирующие усилители, интеграторы и дифференциаторы и т.д. Можно насчитать более 100 стандартных схем включения ОУ общего применения.

Рис. 1. Упрощенная принципиальная схема ОУ (часть схемы, обозначенная штриховкой, не приведена).

Независимо от сложности внутреннего устройства первый каскад состоит из дифференциального усилителя (ДУ), который определяет входные свойства ОУ. Использование полевых транзисторов на входе делает входные токи очень малыми (от 10 ^{ -9} А до 10 ^{ -12} А). Второй каскад служит для усиления и согласования по сопротивлению входного и выходного каскадов. Оконечный (выходной) каскад служит для согласования большого выходного сопротивления усилительных каскадов с низкоомной нагрузкой, т.е. позволяет получить малое выходное сопротивление. Операционные усилители обычно питаются от симметричных источников, обеспечивающих одинаковые по величине положительное и отрицательное напряжение +U _п, – U _п относительно нулевого провода (" земли" ). Для большинства современных ОУ напряжение питания можно менять в достаточно широких пределах от ±3В  до ±18В. Выходное напряжение ОУ связано с входным дифференциальным сигналом простым выражением

Uвых = K0× (Uвх+ - Uвх-),

(1)

где K₀ коэффициент усиления без обратной связи. Величина K_{0 } для разных типов ОУ изменяется в диапазоне 10 ³ до 10 ⁷. Вследствие большого коэффициента усиления ОУ является высокочувствительным элементом, усиливающим как малые полезные сигналы, так и собственные шумы и внешние наводки. Несимметрия внутренних элементов, нестабильность параметров приводит к тому, что без отрицательной обратной связи ОУ просто непригоден для работы в линейном режиме, так как напряжение U _вых под влиянием шумов, наводок, температурных уходов будет принимать значения, близкие к напряжению источников питания (режим насыщения выходного каскада). Основной причиной, по которой К _ делают большим, является обеспечение высокой стабильности параметров при глубокой отрицательной обратной связи (ООС).

Рис.2

Примеры схемных обозначений ОУ приведены на рис. 2. Обычно на схемах ОУ обозначается треугольником с указанием инвертирующего и неинвертирующего входа с помощью значков " – " и " +" (рис. 2, а), реже – прямоугольником с инвертирующим входом в виде кружка (рис. 2, б). Изображения, приведенные на рис. 2, а и 2, б, используются, как правило, в функциональных или упрощенных схемах, остальные – в принципиальных схемах.

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. CAL – выход генератора калибровочного напряжения,
2. U-образные характеристики синхронного генератора
3. Автоматическое включение генераторов на параллельную работу. Способы включения генераторов, уравнительные токи и моменты
4. Асинхронный двигатель. Синхронный генератор
5. Ввод в действие генераторов для параллельной работы
6. Виды повреждений и ненормальных режимов работы генераторов.
7. Включение генераторов на параллельную работу.
8. Включение синхронных генераторов на параллельную работу
9. Выделяются следующие ситуативно-обусловленные типы лидеров: лидер-вдохновитель, лидер – генератор идей, лидер – организатор отдельных видов деятельности, эмоциональный лидер и т. п.
10. Генератор космической энергии, работающий на воде
11. Генератор независимого возбуждения