Материал: методичка по лабам Рцис

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Комплексная частотная характеристика разомкнутого тракта автогене-

ратора с четырехзвенной фазосдвигающей цепью, также представляющей со-

бой фильтр верхних частот, в четырехполюснике обратной связи

(рис. 12.2, б; 12.4, а) запишется в виде выражения

Hɺ (w) = -bɺ(w)Kу = -		(wRC)4 Kу	. (12.4)
	((wRC)4	-15(wRC)2 +1) + j (7wRC -10(wRC)3 )

Частоту возникающих в генераторе колебаний ω0 определяют анало-

гично случаю, описанному ранее:

					ω RC =	7	, ω =		7 1				,
					ω RC =		, ω =						,
					0	10	0		10 RC
						10			10 RC
а коэффициент усиления усилителя –							из условия
			-1		(w RC)4 -15(w RC)2 +1						49	-15 ×			7	+1		901
			-1		(w RC)4 -15(w RC)2 +1					100		-15 ×				+1		901
K	у	>		= -	0	0		= -		100			10				=		»18, 4 .
K		>		= -				= -									=		»18, 4 .
			b(w0 )		(w RC)4									49				49
					0								100
													100

C C C C

Kyу

а
Im[H(ω)]
–18,4	Re[H(ω)]
Im	Re
0	+1
в
	Рис. 12.4
	136

H(ω)

> 18,4

0,01	0,1	1	10	ωRC
ϕ(ω)		ω0RC
ϕ(ω)
π/2
0	0,1	1	10	ωRC
	0,1	1	10	ωRC
– π/2		ω0RC
– π
		б

Комплексная частотная характеристика разомкнутого тракта автогене-

ратора, цепочка обратной связи которого состоит из трех одинаковых инте-

грирующих RC-звеньев (рис. 12.2, в; 12.5, а), описывается выражением

Hɺ (ω) = −βɺ(ω)Kу = − (

)

) .

5(ωRC)

+ j

(у

− 6ωRC

(12.5)

−1

(ωRC)

Частота возникающих в генераторе колебаний ω0 определится из выра-

жения (12.5) и условия (12.1), при этом Im[Hɺ(ω0 )] = 0 :

ω =

6 .

H(ω)

> 29

0,01

0,1

10 ωωRC

Im[H(ω)]

ω0RC

φ(ω)

– 29

((ω)]]

Im[H

π/2

Im Im

0,1

10 ω0 RC

– π/2

ω0RC

– π

Рис. 12.5

Подставив это значение частоты в выражение (12.5), получим коэффи-

циент усиления:

K		>	−1	= 5(ω )2	− 1 = 29 .
K		>	β(ω )	= 5(ω )2	− 1 = 29 .
	у		β(ω )	0
			0

Необходимость использования в RС-генераторах усилителей с различными коэффициентами усиления объясняется различными коэффициентами передачи четырехполюсников обратных связей на частотах генерации. В че-

тырехзвенной цепи четырехполюсника обратной связи фазовый сдвиг Δϕn в

137

каждом звене составляет на частоте генерации 45°,					а в трехзвенной цепи –
Δϕn = 60°. Эти условия определяют меньшее ослабление сигнала в четырех-
звенной цепи по сравнению с трехзвенной.
Коэффициент передачи разомкнутого тракта автогенератора с мостом
Вина (рис. 12.6, а) определяют с помощью выражения
Hɺ	(ω) = −βɺ(ω)Kу =	1			Kу .
Hɺ	(ω) = −βɺ(ω)Kу =			1	Kу .
		3 + j ωRC −
				ωRC
C		H(ω)
Kyу
	C
		0	ω0RC		ωRC
		ϕ(ω)
	а	π/2
Im[H(ω)]		0	ω0RC		ωRC
		0	ω0RC		ωRC
0	+1 Re[H(ω)]	– π/2
0	+1 Re[H(ω)]
	в				б
	Рис. 12.6

Частота, на которой возникнет самовозбуждение, определяется из усло-

вия ω0 RC −	1	= 0 , при этом Im[Hɺ (ω0 )] = 0	:
	ω0 RC

(ω0RC)2 = 1, ω0 = 1 .

Коэффициент передачи цепи обратной связи на этой частоте β(ω0 ) = 1 . 3

Коэффициент передачи усилителя должен быть выбран достаточным для компенсации ослабления сигнала в цепи обратной связи и в соответствии с условием (12.2) отвечать неравенству K у > 3 .

Амплитуда установившихся в автогенераторе колебаний ограничивается нелинейностью самого усилителя. Если коэффициент усиления разомкнутого тракта автогенератора Н(ω0 ) заметно больше трех, то форма генерируемых колебаний может существенно отличаться от синусоидальной.

Для уменьшения этих искажений применяют автоматическую регули-

ровку коэффициента передачи усилителя K у , осуществляемую, например,

138

с помощью инерционного нелинейного терморезистора Rt с отрицательной зависимостью сопротивления от приложенного к нему напряжения, включаемого в цепь отрицательной обратной связи (см. рис. 12.2, в). Уменьшение сопротивления резистора Rt приводит к увеличению коэффициента передачи

цепи отрицательной обратной связи: βотр =	R0		и,	следовательно,	к
	R0	+ Rt

уменьшению коэффициента передачи усилителя, определяемого выражением

Kу	=	K0	,	где	K0 –	коэффициент усиления усилителя без обратной
		+ βотрK0
	1

связи. Уменьшение коэффициента передачи усилителя приводит к уменьшению искажений колебаний.

В данной работе автоматическая регулировка усиления производится за счет изменения номинала электрически управляемого резистора R6, выполненного на базе полевого транзистора, сопротивление канала которого меняется от приложенного напряжения между затвором и подложкой (истоком) (рис. 12.7). Сопротивление резистора изменяется в зависимости от управляющего напряжения, которое зависит от амплитуды генерируемого сигнала: при ее увеличении сопротивление резистора R6 увеличивается, что приводит к уменьшению коэффициента усиления. Таким образом, амплитуда сигнала на выходе усилителя автоматически поддерживается ниже уровня, при котором возникают искажения.

12.2. Описание лабораторной установки

Установка (рис. 12.7) содержит генератор сигналов низкой частоты (НЧ), двухлучевой осциллограф с двумя раздельными входами, «Усилитель Y1», «Усилитель Y2» и экспериментальный макет.

В состав макета включены: переключатель S1 для выбора исследуемой цепи, переключатель S2 для выбора режима работы, переключатель S3, управляющий цепью автоматической регулировки усиления (АРУ); разъем XW1 макета, к которому подключается выход генератора сигналов НЧ; разъем XW3 макета, к которому подключается первый выход осциллографа; разъем XW2 макета, к которому подключается второй вход осциллографа.

Макет состоит из операционного усилителя с коэффициентом передачи

K0 , охваченного цепью отрицательной обратной связи, образованной рези-

сторами R4, R6, и из включенных в цепь положительной обратной связи ге-

139

нератора фазосдвигающих цепочек, состоящих из резисторов и конденсато-

ров R1, С1, R2, С2 и R3, C3.

Генератор

Осциллограф

сигналов НЧ

двухлучевой

Выход

Канал 1 Канал 2

XW1

XW3

XW2

С1

S1.3

S1.1

С1

S1.2

S1.4

С2

С3

АРУ

С3

Лабораторный макет

Рис. 12.7

Коэффициент передачи усилителя устанавливается делителем напряжения в цепи отрицательной обратной связи и регулируется при изменении значения сопротивления R4. Изменение характеристик трех- и четырехзвенной дифференцирующих цепей осуществляется изменением значения переменного резистора R1, а моста Вина – сдвоенным резистором R3.

12.3.Задание и указания к выполнению работы

1.Подготовка лабораторного макета (рис. 12.8).

Включить приборы: лабораторный макет, осциллограф, генератор НЧсигналов. Проверить правильность подключения приборов: генератор А2 подключить к разъему макета А1 XW1 – « Вход от генератора»; 1-й канал ос-

140

Смотрите также:

12
1673
2863
2994
3788
3857
5719
Adverbial Modifier
Lebedeva_M_M_Intellektualnaya_migratsia_v_sovremennom_mire
Автоматизированное проектирование печатных плат электронных средств. методические указания к самостоятельной работе для студентов. Ципина Н.В