Эксперимент 2. Исследование генератора с мостом Вина

а) Соберите схему, приведенную на рис.2. В этой схеме частота колебаний определяется цепью положительной обратной связи (мост Вина, состоящий из элементов R1, R2, C1 и C2), включенной между выходом операционного усилителя D1 и его неинвертирующим входом. Коэффициент усиления схемы определяется резисторами R3, R4, R5 и рассчитывается по формуле: .

Особенность схемы состоит в том, что для получения гармонического сигнала в стационарном режиме полное петлевое усиление на рабочей частоте генератора должно быть равно единице, т.е. К_УС·K_ПОС=1, где К_УС – коэффициент усиления цепи прямой передачи, К_ПОС – коэффициент передачи цепи положительной обратной связи. Однако при точном соблюдении этого условия в момент включения схемы колебания, как правило, не возникают. Для возникновения колебательного процесса, в момент включения схемы необходимо обеспечить запас петлевого коэффициента усиления, т. е. К_УС·K_ПОС >1. Запас должен составлять не менее 1%, т.е. К_УС·K_ПОС=1,01.

В схеме на рис.2 предусмотрена схема запуска генератора. Для этого используются два последовательно включенные резисторы R3, R4 и механический ключ «Space», переключаемый нажатием клавиши «пробел».

б) Рассчитайте сопротивления резисторов R3 и R4 таким образом, чтобы при замкнутом ключе обеспечивалось условие запуска схемы (К_УС·K_ПОС>1), а при разомкнутом ключе – условие стационарного гармонического режима (К_УС·K_ПОС=1).

в) Установите значения резисторов R3 и R4, рассчитанные в п. б). Замкните ключ «Space», и включите схему. Убедитесь с помощью осциллографа, что генерация возникает надежно. При ее отсутствии проверьте расчеты.

г) Выключите схему. Установите осциллограф в режим «Expand» и, пользуясь полосой горизонтальной прокрутки, выведите на поле экрана область возникновения колебаний. Изображение сигнала занесите в отчет. Измерьте длительность этапа возбуждения генератора Т_ВОЗБ: от момента возникновения колебаний до момента установления стационарного режима. Обратите внимание на форму сигнала в установившемся режиме. Измерьте и запишите в отчет частоту и амплитуду колебаний в установившемся режиме.

д) Увеличивая, а затем, уменьшая величину сопротивления резистора R3, исследуйте, как зависит длительность этапа возбуждения генератора от величины запаса петлевого усиления. Результаты исследования занесите в табл.1.

Таблица 1

КУС·KПОС	1,01	1,05	1,10	1,15	1,20	1,25	1,30
ТВОЗБ, мс

е) Установите рассчитанное в п.б) значение сопротивления резистора R3. Включите схему. Разомкните ключ «Space», нажав на клавишу «Пробел». Синусоидальная форма выходного сигнала генератора будет свидетельствовать о правильности расчета схемы для гармонического стационарного режима работы. Выключите схему. Скопируйте изображение сигнала в отчет. Измерьте и запишите в отчет частоту и амплитуду колебаний в установившемся режиме.

ж) Увеличьте сопротивление резистора R4 на 3% по сравнению с расчетным значением. Включите схему при замкнутом ключе «Space». После установления колебаний разомкните ключ. Амплитуда колебаний плавно уменьшится до нуля. Включите схему. Настройте осциллограф таким образом, чтобы можно было наблюдать весь процесс затухания выходного сигнала генератора. Скопируйте изображение сигнала в отчет. Измерьте время затухания, т.е. интервал времени, в течение которого амплитуда колебаний уменьшится в 3,7 раза. Полученное значение запишите в отчет.

Дата добавления: 2015-07-25