3- 5_Лабораторная_Аналоговая схемотехника / Аналог_ схем_лаб_3

Томский межвузовский центр дистанционного образования

Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР)

Кафедра промышленной электроники (ПрЭ)

Лабораторная работа № 3

Избирательные усилители и генераторы гармонических колебаний.

(Вариант 5)

по дисциплине «АНАЛОГОВАЯ СХЕМОТЕХНИКА»

(Учебное пособие «Аналоговая схемотехника», автор Шарапов А.В., 2005 г.)

1. Соберём избирательный усилитель с параллельным колебательным контуром (рис.1.1).

Рисунок 1.1 – Резонансный усилитель

Снимем ЛАЧХ и ЛФЧХ, задавая диапазон изменения частоты от 100 кГц до 10 МГц. Оценим резонансную частоту, коэффициент усиления на частоте резонанса и добротность каскада.

f₀ = 469 кГц, К₀ = 67,23 дБ (рис. 1.2).

Рисунок 1.2

Полоса пропускания на уровне 3 дБ: f = 493 – 444,8 = 48,2 кГц (рис. 1.3).

Добротность определяется отношением резонансной частоты к полосе пропускания: .

Рисунок 1.3

2. Исследуем частотную характеристику избирательного усилителя с последовательным колебательным контуром (рис. 2.1).

Рисунок 2.1 – Избирательный усилитель

f₀ = 145 кГц, К₀ = 59,96 дБ (рис. 2.2).

Рисунок 2.2

Полоса пропускания на уровне 3 дБ: f = 149,3 – 141,3 = 8 кГц (рис. 2.3).

.

Рисунок 2.3

Оценим избирательность усилителя по отношению ко второй гармонике резонансной частоты.

Избирательность определяется как отношение коэффициента усиления на резонансной частоте к коэффициенту усиления на заданной частоте помехи f_п.

f_п = 2 f₀ = 290 кГц, К(f_п) = 31,27 дБ (рис. 2.4).

Рисунок 2.4

.

3. Соберём трёхточечный LC - генератор по схеме Колпитца (рис.3.1).

Рисунок 3.1 – Трёхточечный LC - генератор

Оценим амплитуду и частоту генерируемых колебаний.

А_г = 0,01276 В, Т = 2·0,00581 = 0,01162 с, 86,06 Гц (рис. 3.2).

Рисунок 3.2

Заменим резистор R1 номиналом 5 кОм на резистор номиналом 4 кОм.

А_г = 22,55 В, Т = 2·0,000001468 = 0,000002936 с, 340,6 кГц (рис. 3.3).

Рисунок 3.3

Заменим резистор R1 номиналом 5 кОм на резистор номиналом 6 кОм.

А_г = 0,004699 В, Т = 2·0,02016 = 0,04032 с, 24,8 Гц (рис. 3.4).

Рисунок 3.4

Резистор R1 влияет на величину коллекторного тока и поставлен для того, чтобы малое входное сопротивление каскада с общей базой не шунтировало контур.

4. Соберём пассивную цепь. Примем R = (20 + N) кОм = 25 кОм, C = 1000 пФ (рис. 4.1)

Рисунок 4.1

Снимем ЛАЧХ и ЛФЧХ. Зафиксируем частоту квазирезонанса и сравним её с расчётным значением.

ω₀ = 6,361·2π = 39,947 кГц (рис. 4.2).

Рисунок 4.2

Расчётное значение: ω₀ = 1/RC = 1/(25000 · 0,000000001) = 40 кГц.

Оценим коэффициент передачи на этой частоте: .

5. Соберём и испытаем генератор гармонических колебаний с мостом Вина (рис. 5.1).

Рисунок 5.1 – RC-генератор с мостом Вина

Оценим частоту и амплитуду генерируемых колебаний.

Т = 2·0,0006284 = 0,0012568 с, 795,67 Гц, А_г = 1,528 В (рис. 5.2).

Рисунок 5.2

Амплитуда колебаний на неинвертирующем входе ОУ в 2,93 раза меньше, чем на выходе (рис.5.3).

Рисунок 5.3

6. Ответы на контрольные вопросы.

1) Области применения избирательных усилителей: усиление сигналов радиочастот (усилители высоких частот), супергетеродинный приём (усилители промежуточной частоты), измерительная техника, системы телемеханики с частотным разделением каналов.

2) Различие между фильтрами верхних и нижних частот: для подавления сигналов в диапазоне частот выше некоторой частоты f₀ используются ФНЧ, ниже граничной частоты f₀ – ФВЧ.

3) Зависимость от частоты модуля комплексного сопротивления последовательного и параллельного колебательных контуров:

Последовательный Параллельный

4) Условия баланса фаз и амплитуд, необходимые для возникновения колебаний в автогенераторах:

баланс фаз .

баланс амплитуд .

5) Для получения хорошей формы синусоидальных колебаний в генераторах с мостом Вина используются дополнительные цепи автоматического регулирования коэффициента усиления, так как, если коэффициент усиления больше единицы даже на небольшую величину, условия возникновения автоколебаний выполняются в широкой полосе частот и форма  выходного сигнала отличается от  синусоидальной.