Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БелорусскиЙ государственный университет

информатики и радиоэлектроники

Факультет информационной безопасности

Кафедра инфокоммуникационных технологий

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ АВТОГЕНЕРАТОРОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИГНАЛОВ

Студент группы 062101

Проверил Гурский А.Л.

Минск 2022

1 Цель работы

Изучить работу LC-, RC-автогенераторов и генераторов пилообразного напряжения и исследовать условия возникновения автоколебаний, режимов самовозбуждения, переходных процессов, стабильности частоты генерируемых колебаний.

2.1 Анализ работы и характеристик LC-автогенератора с индуктивной (трансформаторной) обратной связью

Рисунок 1 – Принципиальная схема

Рисунок 2 – ВАХ

На графике изображена вольт-амперной характеристики (ВАХ) по оси Y отображается ток стока в миллиамперах, а по оси X – напряжение на затворе в вольтах в пределах минус 4...1,5 В.

U_o=U_g,м=14,32 мВ

U_o=U_g,ж=2,26 мВ

Рисунок 3 – АЧХ и ФЧХ

На первом графике – амплитудно-частотной характеристики резонансного усилителя – dB(V(Ud)/V(Ug)) в децибелах, от частоты F в мегагерцах; второй – фазочастотной характеристики – ph(V(Ud)) в градусах, от частоты F в мегагерцах.

Измерили резонансную частоту f_р=0,994 МГц и соответствующий ей коэффициент усиления напряжения K_u=U_d/U_g = 32,35 (для первого графика)

Измерили резонансную частоту f_р=0,994 МГц и соответствующий ей коэффициент усиления напряжения K_u=U_d/U_g=32,34 ( для второго графика)

Рисунок 4 – АЧХ и ФЧХ (полоса пропускания)

Измерили полосу пропускания 2Df_0,7=75,7 кГц по уровню 0,7K_u и определить нагруженную добротность контура Q_н=f_р/2Df_0,7 =13,13.

Измерили полосу пропускания 2Df_0,7=72,6 кГц по уровню 0,7K_u и определить нагруженную добротность контура Q_н=f_р/2Df_0,7 =13,69.

Рисунок 5 – График временной характеристики сигналов

Верхний график – напряжения V(Ug)=U_з на затворе VT; нижний – напряжения V(Uout)=U_вых(t) в вольтах, для времени от 10 до 2 миллисекунд.

Рисунок 6 – График временной характеристики сигналов

Отсоединили источник сигнала GSS перемещением влево и подсоединили его к общему проводнику (корпусу). Установили значение β=0,06+1/K_м(f_р). Измерили в стационарном режиме частоту генерации f_г=418 Гц, размах напряжения V(Ug) и V(Uout). Определить коэффициент усиления K(f_г) = 0,046.

Рисунок 7 – График временной характеристики сигналов

Установить время задержки Delay(.05u), дважды щелкнув левой кнопкой мыши на значение Delay, и записать в появившемся окне требуемое значение. Измерили в стационарном режиме частоту генерации f_г=389,5 Гц.

Рисунок 8 – График временной характеристики сигналов

Исследовали режим «захвата» (синхронизации) частоты автогенератора. Для этого подсоединить источник внешнего сигнала GSS перемещением вправо. Убрать перемычку П1 вверх на две позиции.

Установить напряжение источника U_o=U_g,ж. Измерили частоту генерации f_г=4,25 Гц в середине временной области воздействия внешнего источника GSS.

Рисунок 9 – График временной характеристики сигналов

Отсоединили источник внешнего сигнала GSS перемещением влево к общему проводнику. Установили значение β=0,15.

2.2 Анализ работы и исследование схемы RC-автогенератора

Рисунок 10 – Электрическая схема устройства

Рисунок 11 – Структурная схема RC-автогенератора

Рисунок 12 – АЧХ и ФЧХ

Графики: верхний- АЧХ RC-цепи обратной связи в разах, от частоты F; нижний - ФЧХ RC-цепи обратной связи в градусах, от частоты F f_г(-180)=42,65 кГц β(f_г)=0,442

Определим временные характеристики с помощью графиков на рис.13. Графики: 1) Напряжение на выходе генератора V(Uout), для времени от

3 до 6 миллисекунд; 2) Напряжение на входе генератора V(U1oc) цепи обратной связи в вольтах для времени от 3 до 6 миллисекунд; 3) Напряжение на выходе генератора V(U2oc) цепи обратной связи в вольтах для времени от 3 до 6 миллисекунд;

Рисунок 13 – Временные характеристики

T=0.029 мс => f=34.38 МГц

V(U1oc)=8,314-1,878=6,436 В

V(U2oc)=0,799-0,569=0,23 В

K(f )=^U1oc=26.9 ^г U2oc

2.3 Анализ работы и исследование схемы генератора пилообразного напряжения

Рисунок 14 – Схема цепи для анализа работы генератора пилообразного напряжения

Анализ временных характеристик сигналов:

Рисунок 15 – Временные характеристики

Графики:

1. напряжение V(Ub1) на базе транзистора VT1 в вольтах

Ub1, В	2,2	8,22	2,08
T, мc	1,00	1,195	1,2

Период повторения импульса 0,3 мс, длительность импульса 0,005 мс, Fвх=1/T=3,333 кГц.

2. напряжение V(Uk1) на коллекторе транзистора VT1 и напряжение Uвых в вольтах

Uk1, В	9,00	9,00	7,6	9,000
Uвых, В	5,23	1,96	7,28	7
T, мc	1,00	1,195	1,195	1,2

Период повторения импульса 0,3 мс, длительность импульса 0,005 мс, Fвх=1/T=3,333 кГц. Крутизна линейного участка Uвых: 𝑆 = ^{∆ 𝑈} = 4,82 ^В

∆𝑇 мс

3. ток I(C2) заряда и разряда конденсатора C2 в миллиамперах

I(C2), мА	-2,69	514,07	-3,21
T, мc	1,000	1,195	1,2

Вывод

Изучили работу LC-, RC-автогенераторов и генераторов пилообразного напряжения и исследовать условия возникновения автоколебаний, режимов самовозбуждения, переходных процессов, стабильности частоты генерируемых колебаний.