В.В. Демьянов Промышленная электроника. Часть 1

10

Рис. 6. Схема для изучения работы каскада с общим коллектором

	11
UВХ	UВЫХ

ЕК = 15 В

RЭ = 100 Ом

12. Разомкнуть В9, замкнуть В6. Повторить п.11 при RЭ = 1 кОм. 13. Разомкнуть В11. Повторить п. 11 при RЭ = 2 кОм.

14. На основании полученных данных построить для каждого случая амплитудные характеристики эмиттерного повторителя, определить коэффициент усиления.

15. Замкнуть В9, В10, В16. Повторить п. 13 для усилителя, нагруженного на сопротивление RН = 4,3 кОм. Полученные данные свести в таблицу.

UВХ

UВЫХ

ЕК = 15 В RЭ = 1 кОм

RН = 4,3 кОм

16. Замкнуть В8, разомкнуть В10. Повторить п. 15 для усилителя, нагруженного на RН = 1 кОм.

17. Разомкнуть В10. Повторить п. 15 для усилителя, нагруженного

на RН = 1 + 4,7 = 5,7 кОм.

18. По данным таблиц построить амплитудные характеристики нагруженного усилителя и построить зависимость коэффициента усиления от сопротивления нагрузки.

19. По данным п. 8 , используя выходные характеристики транзистора МП42, графически определить ток и напряжение покоя, амплитуды переменного напряжения коллектор-эмиттер и коллекторного тока. Нанести точку покоя на входные характеристики и определить значение постоянного тока базы. Сравнить расчетные и экспериментальные результаты.

Отчет должен содержать:

1. Электрическую схему усилителя с ОЭ.

2. Таблицы экспериментальных данных.

12

3.Амплитудные характеристики усилителей с ОЭ, ОК.

4.Результаты определения коэффициентов усиления.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Каковы основные показатели усилительных каскадов.

2.Почему в общем случае коэффициент усиления зависит от частоты сигнала, подаваемого на вход усилителя?

3.Чем обусловлены нелинейные искажения усилителей?

4.Каким образом задается режим работы транзистора усилительного каскада?

5.Чем вызвана необходимость температурной стабилизации усилительного каскада?

6.Объясните назначение элементов усилительного каскада.

7.Как определить входное и выходное сопротивления усилительного каскада?

8.Начертите принципиальные схемы включения биполярных транзисторов в усилительных каскадах с ОБ, ОЭ, ОК?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

ГЕНЕРИРОВАНИЕ КОЛЕБАНИЙ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследование работы транзисторного LC-генератора с трансформаторной обратной связью и автогенератора с кварцевой стабилизацией частоты.

ПРИБОРЫ: Универсальный лабораторный стенд ЭС-11, вольтметр, электронный осциллограф.

Генераторы гармонических колебаний

На рис.7 приведена структурная схема автогенератора, которая состоит из усилителя с коэффициентом усиления к! и цепи положительной обратной связи с коэффициентом обратной связи β! .

13

β!

Рис.7.Структурная схема автогенератора

В качестве цепи обратной связи используют частотно-зависимые звенья - LC-контуры (в высокочастотных автогенераторах).

В

усилителе, охваченном обратной связью,

!

!

= 1

или

кβ

к

е

iϕ

β

!

е

ψi

= 1 ,

!

!

!

где

к

,

β

- модули коэффициента усиления и обратной связи; ϕ

и ψ -

аргументы комплексных чисел, определяющие фазовые сдвиги входных и выходных напряжений соответственно усилителя и цепи обратной связи. Это равенство выполняется при следующих условиях:

ϕ +ψ = 0,		к	β		!		1 .
					=
		!

Первое уравнение называют условием или уравнением баланса фаз, второе - условием баланса амплитуд. Условие баланса фаз означает, что в схеме существует положительная обратная связь. Условие баланса амплитуд соответствует тому, что потери энергии в автогенераторе восполняются энергией от источника питания с помощью цепи обратной связи. Обычно к β ≥ 1.

Чаще всего используют автогенераторы, в которых колебательный контур включен по схеме рис. 8.

Существенным недостатком LCавтогенераторов является зависимость частоты генерируемых колебаний от изменений температуры и режима работы, колебаний напряжения питания и других дестабилизирующих факторов.

14

Рис. 8. Схема автогенератора с трансформаторной обратной связью

Кварцевая стабилизация частоты заключается в применении кварцевых резонаторов, что дает очень низкую нестабильность частоты, обычно порядка 10-7. Кварцевый резонатор эквивалентен электрическому колебательному контуру. Кварцевый резонатор представляет собой тонкую пластинку минерала (кварца или турмалина), установленную в кварце-держателе. Кварц, как известно, обладает пьезоэффектом. При воздействии на кварцевую пластинку переменного электрического поля в ней возникают механические упругие колебания, приводящие к появлению электрических зарядов на ее гранях. Таким образом, кристалл кварца представляет собой электромеханическую систему, обладающую резонансными свойствами. Кварцевую стабилизацию частоты обычно применяют в автогенераторах, работающих на фиксированных частотах, что является ее недостатком.

Порядок выполнения работы

1. Изучение работы транзисторного LC-генератора.

1.1. Ознакомиться со схемой лабораторного стенда. Схема генератора выполнена на транзисторе типа МП42. Коллекторное напряжение подается в схему при включении тумблера В10 в положение "- ЕК1", измеряется вольтметром ИП1. Для контроля, измерения и снятия осциллограмм в характерных точках использовать гнезда Г12, Г13 и Г14 . Зарисовать осциллограммы сигналов на входе и выходе схемы.

15

1.2. Измерить частоты сигналов, генерируемых каскадом для трех значений емкостей контура, переключаемых тумблером В11.

1.3. Снять и построить зависимость амплитуды генерируемых колебаний Uвых = f(- Eк), изменяя Eк1 от min до max.

1.4. Снять и построить зависимость fГЕН = f(-Eк).

2. Изучение работы генератора с кварцем в цепях эмиттеров.

2.1. Изучить схему лабораторного стенда. Схема генератора собрана на 2-х транзисторах типа МП42. Колебательной системой является кварц. Напряжение питания в схему подается включением переключателя В10 в положение "-Eк2". Гнезда Г15, Г16, Г17 служат для измерения исследуемых напряжений.

2.2. Добиться генерирования колебаний при включенном тумблере В14, изменяя - Eк2.

2.3.Снять зависимость UВЫХ = f(-EК).

2.4.Снять зависимость fГЕН = f(-EК).

2.5.Сравнить зависимости п. 2.3, 2.4 и 1.3, 1.4.

Отчет должен содержать:

1. Схемы LC-генератора и генератора с кварцевой стабилизацией частоты.

2.Осциллограммы сигналов LC-генератора.

3.Таблицы экспериментальных данных и графики.

4.Результаты расчета индуктивности колебательного контура генератора.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Что значит самовозбуждение генератора?

2.Что такое баланс амплитуд и баланс фаз?

3.Объясните принцип работы LCгенератора.

4.Объясните принцип работы генератора с кварцевой стабилизацией частоты.

5.Для чего в генераторе необходима катушка LБ?

6.Как изменится частота колебаний LCгенератора, если емкость конденсатора CК уменьшить в 4 раза?

7.Может ли амплитуда выходного напряжения автогенератора превышать напряжение источника питания?

16

8.Изменяется ли резонансная частота генератора при подключении измерительных приборов?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

ТРЕХФАЗНЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: 1. Изучение трехфазной схемы выпрямителя с нулевым выводом силового трансформатора.

2.Изучение трехфазной мостовой схемы выпрямителя (схемы Ларионова).

3.Снятие внешних характеристик выпрямителя.

ПРИБОРЫ: Лабораторный стенд, электронный осциллограф.

Схемы двух основных типов трехфазных выпрямителей приведены на рис. 9.

а) б)

Рис. 9. Схемы трехфазного выпрямителя с нулевой точкой (а)

имостового выпрямителя (б)

Всхему трехфазного выпрямителя с нулевым выводом входят: трехфазный трансформатор, обмотки которого соединены звездой, три

17

диода, включенные в каждую из фаз трансформатора, и нагрузочный резистор. Диоды в схеме выпрямителя работают поочередно, каждый в течение трети периода, когда потенциал начала одной из фазных обмоток (например, а) более положителен, чем двух других (в и с). Выпрямленный ток в нагрузочном резисторе Rн создается токами каждого диода, имеет одно и то же направление и равен сумме выпрямленных токов каждой из фаз.

Трехфазный мостовой выпрямитель содержит мост из шести диодов. Диоды VD1, VD3, VD5 образуют одну группу, а диоды VD2, VD4, VD6 - другую. Общая точка первой группы диодов образует положительный полюс на нагрузочном резисторе Rн, а общая точка второй группы - отрицательный полюс на нем. В этом выпрямителе в каждый момент времени ток в нагрузочном резисторе и двух диодах появляется тогда, когда к этим диодам приложено наибольшее напряжение.

Описание лабораторного стенда

Принципиальная схема стенда показана на рис. 10. Трехфазное напряжение подается на первичные обмотки силового трансформатора, включенные треугольником. Величина тока первичной обмотки измеряется прибором ИП1. Форма тока регистрируется осциллографом, включенным между гнездами Г1, Г2. Вторичные обмотки соединены в звезду. Напряжение вторичных обмоток измеряется вольтметром ИП2, а форма его регистрируется осциллографом, подключаемым к гнездам Г3, Г4. Подключение осциллографа к гнездам Г4, Г5 позволяет наблюдать форму тока вторичной обмотки трансформатора. Приборы ИП3 и ИП4 позволяют определить величины постоянной и переменной составляющей тока фазы выпрямителя, а прибор ИП6 служит для измерения тока, протекающего через нагрузку, составленную из параллельно включенных резисторов R1 - R14. Форма напряжения на нагрузке регистрируется осциллографом, подключенным к гнездам Г7, Г8, а для наблюдения формы тока осциллограф подключается к гнездам Г9, Г10. Величина выпрямленного напряжения на нагрузке измеряется прибором ИП5.

Для снятия внешней характеристики выпрямителей нагрузка с помощью тумблеров В3-В16 может меняться. Подключение емкостного фильтра (конденсатора С) к гнездам Г7, Г8 (Г9, Г10) изменяет характер внешней характеристики.

18

Рис. 10. Принципиальная схема лабораторного стенда

19

Рис. 11. Схема для исследования трехфазного выпрямителя с нулевым выводом