ГУАП

КАФЕДРА № 22

ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

доцент				А.Р. Жежерин
должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОГЕНЕРАТОРОВ

по курсу: РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР. №	2921
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург 2021

1 Цель работы

• Исследование баланса фаз и амплитуд в автогенераторах с обратной связью

• Ознакомление с принципиальными схемами RC‑генераторов гармонических и негармонических колебаний

• Ознакомление с методами измерения частоты колебаний

2 Описание лабораторной установки

Лабораторная установка содержит три автогенератора: однокаскадный RC-генератор, двухкаскадный RC-генератор и мультивибратор, а также две отдельно собранные цепи обратной связи первого и второго генераторов. На лицевой панели установки изображены структурные схемы каждого из автогенераторов и принципиальные схемы цепей обратной связи. На лицевую панель выведены выходные клеммы автогенераторов (К3, К6 и К7), а также входные и выходные клеммы цепей обратной связи (К1 и К2, К4 и К5).

Д ля измерения частотных характеристик цепей обратной связи применяются генератор гармонического напряжения типа Г3-118 и 2-х лучевой осциллограф GOS-620. Схема измерений приведена на рис.2.6.

Рисунок 1. Схема измерений частотных характеристик цепи обратной связи

Частота колебаний автогенератора может быть определена с помощью фигур Лиссажу, наблюдаемых на экране осциллографа при подключении к одному из его входов исследуемого автогенератора, а к другому входу – эталлоного генератора с регулируемой частотой колебаний (рис. 2.8). Изменяя частоту эталонного генератора можно добиться установления неподвижной фигуры Лиссажу. Форма фигуры позволяет судить о соотношении частот эталонного и исследуемого генераторов. Например, если колебания гармонические и их частоты совпадают, то фигура Лиссажу ( наблюдаемая, в общем случае, при произвольном соотношении частот гармонических колебаний) имеет форму эллипса, неподвижного на экране.

Рисунок 2. Схема измерений частоты колебаний в автогенераторе при помощи фигур Лиссажу.

3 Ход работы

3.1 Измерение частотных характеристик цепей обратной связи

АЧХ и ФЧХ ЦОС-1

f, кГц	0,2	0,3	0,4	0,6	0,8	1,0	1,5	2,0	3,0	5,0	10,0	20,0
Авых, В	0.07	0.18	0.34	0.75	1.15	1.6	2.6	3.4	4.8	7.0	9.0	9.1
tз, мс	2.1	1.6	1.25	0.96	0.78	0.64	0.46	0.38	0.27	0.18	0.092	0.047
|КОС|	0.007	0.018	0.034	0.075	0.115	0.16	0.26	0.34	0.48	0.70	0.90	0.91
ОС = 2π*f*tз	2.64	3.02	3.14	3.62	3.92	4.02	4.34	4.78	5.09	5.66	5.78	5.91

Примеры вычислений:

Модуль комплексного коэффициента передачи:

Аргумент комплексного коэффициента передачи:

П о полученным данным построим графики:

Для ЦОС-1 возможна генерация сигнала только при однокаскадном усилителе, т.к. должно выполняться условие , а один каскад дает . Тогда частота генератора будет частотой, на которой .

Использовать ЦОС-1 для двухкаскадного усилителя невозможно, т.к. нет частоты, для которой выполнялось бы условие .

По графикам определим частоту, на которой

АЧХ и ФЧХ ЦОС-2

f, кГц	0,2	0,3	0,4	0,6	0,8	1,0	1,5	2,0	3,0	5,0	10,0	20,0
Авых, В	0.67	1.0	1.25	1.8	2.2	2.5	3.0	3.1	3.2	3.0	2.2	1.25
tз,мс	3.9	2.7	2.1	1.42	1.08	0.88	0.6	0.48	0.34	0.21	0.114	0.06
|КОС|	0.067	0.1	0.125	0.18	0.22	0.25	0.3	0.31	0.32	0.3	0.22	0.125
ОС = 2π*f*tз	1.38	1.19	1.01	0.93	0.86	0.75	0.63	0.25	-0.13	-0.31	-0.88	-1.26

По полученным данным построим графики:

Для ЦОС-2 возможна генерация сигнала только при двухкаскадном усилителе, т.к. должно выполняться условие , а два каскада дают . Тогда частота генератора будет частотой, на которой .

Использование ЦОС-2 с однокаскадным усилителем невозможно, т.к. нет частоты, для которой выполнялось бы условие

По графикам определим частоту, для которой :

Полученные частоты занесем в таблицу

Частота генератора	Результаты измерений
	Задание 1	Задание 2	Задание 3	Результаты расчётов
fG1, Гц	400	384	385	433
fG2, Гц	2474	2940	2920	3122
fG3, Гц	-	4540	4540	3571

3.2 Определение параметров колебаний RC-генераторов

Результаты измерений:

G1: T = 2.6мс, А = 0.6В

G2: T = 340мкс, А = 0.7В

G3: T = 220мкс, А = 1.7В

Расчет частот генераторов:

Рисунок 3. Осциллограмма выходного напряжения генератора G3

Генераторы G1 и G2 генерируют синусоидальный сигнал, так как условие условие _ОС=0 выполняется только при частоте , при этом же условии модуль комплексного коэффициента передачи максимален. Это приводит к тому, что на выходе имеется только одна гармоника, что соответствует гармоническому колебанию.

Генератор G3 (мультивибратор) представляет собой схему, для которой независимо от частоты _ОС=0. Поэтому условие баланса фаз выполняется на многих частотах, из-за этого на выходе можно наблюдать сигнал, состоящий из множества гармоник. Его форма является периодической, но не гармонической.

3 .3 Измерение частоты колебаний методом фигур Лиссажу

Рисунок 4. Фигура Лиссажу для генератора G1

Рисунок 5. Фигура Лиссажу для генератора G2

Рисунок 6. Фигура Лиссажу для генератора G3

Фигура Лиссажу для генератора G3 имеет вид, отличный от элипса, т к генератор G3 выдает не гармонические колебания, а эталонный генератор – гармонические.

3.4 Расчет частот генераторов G1, G2 и G3

Частота генератора G1:

Частота генератора G2:

Частота генератора G3:

Генератор G3 генерирует не гармонический сигнал, следовательно частоты у него быть не может. Найденная частота – это частота первой гармоники генерируемого сигнала.

4 Вывод

В ходе проделанной работы были исследованы автогенераторы. Были получены АЧХ и ФЧХ для цепей обратной связи генераторов G1 и G2. Для генератора G1 балансу фаз соответствует частота примерно 400Гц, для G2 – 2474Гц.

Далее были получены более точные значения частот автогенераторов путем измерения периода генерируемого сигнала:

• G1 – 384Гц

• G2 – 2940Гц

• G3 – 4540Гц

Так же были исследованы фигуры Лиссажу. Полученные при помощи них частоты генераторов практически равны частотам, полученным в предыдущем пункте.

Расчет частот через параметры цепи дал результаты, близкие к полученным до этого:

• G1 – 433Гц

• G2 – 3122Гц

• G3 – 3571Гц