Домашнее задание

1. Изучите основные вопросы темы по конспекту лекций и литературе: [1, с.223–245, 262–271; 2, с.168–176, 185–188].

2. Сделайте заготовку отчета.

Лабораторное задание

1. Возбудите генератор, подобрав усиление К-цепи и проверьте выполнение условия баланса амплитуд.

2. В стационарном режиме определите зависимость формы и спектра генерируемых колебаний от усиления К-цепи.

3. В стационарном режиме определите влияние b-цепи не частоту генерации.

4. Получите релаксационные колебания, изучите влияние усиления К-цепи на частоту колебаний.

Методические указания

1. Режим самовозбуждения.

1.1. Соединить пермычками гнезда КТ5–КТ6 и КТ7–КТ8. Подключите вольтметр и осциллограф к выходу генератора (гнездо КТ9). Ручка УСИЛЕНИЕ устанавливается в крайнее левое положение (К=К_min). Ручка ЧАСТОТА – в произвольном, но неизменном в пп.1.1–1.4 положении. Тумблеры ПРЕРЫВАТЕЛЬ и АРУ выключены.

1.2. Возбуждение генератора осуществляется путем плавного увеличения усиления К-цепи (ручкой УСИЛЕНИЕ) до появления на экране осциллографа минимальных устойчивых колебаний. Измеряется и вносится в табл. 13.1 выходное напряжение генератора U_г.

Таблица 13.1

Параметры автогенератора

U_г= В; f_г = кГц
К-цепь	b-цепь
U_{вх К}	U_{вых К}	К	U_вх_b	U_вых_b	b	f₀	b·К
В	В	–	В	В	–	кГц	–

1.3. Не меняя положений ручек ЧАСТОТА и УСИЛЕНИЕ, заменить осциллограф на анализатор спектра (на ПК), измерить и внести в табл. 13.1 частоту f_г.

1.4. Определить коэффициент передачи цепи обратной связи β=U_{вых β} / U_{вх β}. Для этого снять перемычки, на вход ФБЦ (гнездо КТ5) подать входное напряжение (от диапазонного генератора блока ИСТОЧНИКИ СИГНАЛОВ) U_{вх β}=1В с частотой f = f_г. Подключив вольтметр к выходу β-цепи (гнездо КТ7), измерить U_{вых β}. Результаты измерений, а также значение β внести в табл. 13.1.

1.5. Определить частоту f₀, на которой ФБЦ создает нулевой фазовый сдвиг. Сохраняя подключение приборов предыдущего пункта, добавить к ним осциллограф, один из входов которого подключить ко входу, а другой к выходу ФБЦ. Перестраивая по частоте диапазонный генератор, зафиксировать частоту f₀, при которой сдвиг осциллограмм (входного и выходного сигналов ФБЦ) отсутствует. Значение f₀ внести в табл. 13.1.

При отсутствии двухлучевого (или двухканального) осциллографа, нулевой фазовый сдвиг между сигналами можно зафиксировать по фигуре Лиссажу на экране однолучевого осциллографа, когда эта фигура превращается в прямую линию с положительным наклоном.

1.6. Для определения коэффициента усиления К-цепи подать на вход усилителя (гнездо КТ8) напряжение от диапазонного генератора с частотой f = f_г такой величины U_{вх К}, чтобы на его выходе получилось U_вых _К = U_г. В табл. 13.1 внести U_{вх К}, U_{вых К} и К = U_{вых К}/ U_{вх К}. Рассчитать и внести в ту же таблицу значение петлевого усиления β·К.

2. Стационарный режим.

2.1. Восстановить схему генератора, поставив перемычки между гнездами КТ5–КТ6 и КТ7–КТ8. Отключить все приборы от входа усилителя. К выходу генератора (КТ9) подключить осциллограф и анализатор спектра (ПК).

2.2. Плавно увеличивая УСИЛЕНИЕ К-цепи, наблюдают за формой генерируемых колебаний. При появлении первых признаков нелинейных искажений (по осциллографу) или по появлению гармоник (на анализаторе спектра) несколько уменьшить усиление, добиваясь практически синусоидальной формы выходного сигнала. Подключив вольтметр к выходу генератора, измерить максимальную величину гармонического сигнала U_г _max. Зарисовать осциллограмму и спектр этого сигнала на одной горизонтали.

2.3. Увеличить усиление К-цепи, добиваясь появления явно выраженных нелинейных искажений выходного сигнала. Зарисовать осциллограмму и спектр для этого случая с сохранением масштаба предыдущих рисунков (п. 2.2).

2.4. Включить тумблер АРУ, наблюдая за изменением осциллограммы и спектра. Обратить внимание на инерционность АРУ. Зарисовать осциллограмму и спектр под соответствующими рисунками пп.2.2 и 2.3. Попробуйте изменить коэффициент усиления К-цепи ручным регулятором, наблюдая за осциллограммой и спектром. Зафиксируйте наблюдения в отчете.

2.5. Зависимость частоты генерируемых колебаний от параметров фазобалансной цепи наблюдают по анализатору и осциллографу, фиксируя частоты выходного сигнала для двух крайних и одного среднего положения ручки ЧАСТОТА. Система АРУ включена. Результаты занести в табл. 13.2.

Таблица 13.2

Пределы перестройки частоты генерации

Положение регулятора частоты
минимальное	среднее	максимальное
f_г = кГц	f_г = кГц	f_г = кГц

2.6. Влияние усиления на частоту генерируемых колебаний. Отключив АРУ, проверить по анализатору спектра, влияет ли изменение усиления на частоту генерации. Вывод по эксперименту отразить в отчете.

2.7. Релаксационные колебания наблюдают и зарисовывают после соединения перемычкой гнезд КТ6–КТ8, исключив из схемы фазобалансную цепь. В отчете отразить осциллограмму и спектр этого колебания.

2.8. Зависимость частоты релаксационных колебаний от регулятора УСИЛЕНИЯ. Снимается зависимость частоты колебаний по анализатору спектра от выходного напряжения генератора. Система АРУ отключена.

Результаты представить в виде табл. 13.3 и графика f_г= φ(U_вых).

Таблица 13.3

Зависимость частоты от выходного напряжения

U_г	В	…
f_г	кГц	…

3. Переходный режим.

3.1. Восстановить схему RC генератора, поставив перемычки (см. п.1.1). АРУ выключена, ПРЕРЫВАТЕЛЬ включен. Осциллограф подключен к выходу генератора.

3.2. Плавно изменяя УСИЛЕНИЕ, наблюдать за характером переходного процесса в генераторе. Зарисовать 2-3 наиболее характерные осциллограммы.

3.3. При наличии входа Х в осциллографе, наблюдать фазовый портрет автоколебательной системы (см. лабораторную работу 12).

Отчет

Отчет должен содержать:

1) принципиальную схему RC генератора;

2) таблицы и графики экспериментальных данных;

3) выводы.

Контрольные вопросы

1. Нарисовать схему RC генератора с фазобалансной цепью.

2. Объяснить назначение фазобалансной цепи. Изобразите ее АХЧ и ФЧХ.

3. Записать условие самовозбуждения.

4. Как определить частоту генерируемых колебаний?

5. От чего зависит форма генерируемых колебаний?

6. В чем идея работы АРУ?

7. Можно ли построить RC генератор на одном транзисторе?

8. Как с помощью осциллографа наблюдать процессы самовозбуждения и стационарный режим генератора?

9. Как получить релаксационные колебания? Почему частота таких колебаний (в изучаемой схеме) весьма нестабильна?

10. Что такое фазовый портрет автогенератора и как его получить на практике?