Вивчення генераторів сигналів систем автоматики та телемеханіки
Сторінки роботи
зміст роботи
Лабораторна робота № Вивчення генераторів сигналів систем автоматики та телемеханіки
Мета роботи:Вивчити призначення, принципи побудови та основні характеристики генераторів сигналів
1.Короткі відомості з теорії
На малюнку 1 представлений типовий імпульсний сигнал та показано його основні параметри. Розглянемо їх з прикладу сигналу має форму «меандра» (прямокутні імпульси).
Рисунок 1 – Типові параметри імпульсного сигналу
Частота повторення імпульсів fімпульсного сигналу характеризує число імпульсів, що припадають на заданий часовий інтервал, зазвичай на 1 с. Сигнал із частотою 1 кГц відповідає 1000 імпульсів за секунду.
Період імпульсів tімпульсного сигналу - це час одного повного циклу імпульсу: T = 1/f Період зазначеного вище імпульсного сигналу становить 1/1000 с, або 1 мс.
Коефіцієнт заповнення(КЗ), %, імпульсного сигналу дорівнює відношенню tвкл (високий рівень) до суми tвкл і tвикл.(Низький рівень), тобто.
КЗ=
Сигнал, у якого tвкл = 1 мс і tвикл = 1 мс, має коефіцієнт заповнення 50%, тобто власне імпульс діє протягом половини періоду.
Коефіцієнт форми(КФ) імпульсного сигналу дорівнює відношенню tвкл (високий рівень) до tвикл.(низький рівень).
Ширина імпульсупрямокутної форми дорівнює часовому інтервалу, виміряному на рівні 50% амплітуди, протягом якого сигнал має високий рівень (включений).
Часнаростання (фронту) tф імпульсу дорівнює часовому інтервалу між точками 10 і 90% його амплітуди. Час наростання «ідеального» імпульсу дорівнює нулю.
Час спаду (зрізу) tcімпульсу дорівнює тимчасовому інтервалу між точками 90 і 10% його амплітуди. Час спаду «ідеального» імпульсу дорівнює нулю.
Для підтримки коливаньв електричній схемімають виконуватися такі умови: коефіцієнт посилення при замкнутій петлі ОС повинен дорівнювати (або перевищувати) одиниці, зсув фази сигналу в петлі зворотного зв'язку повинен дорівнювати нулю (або бути кратним 360 °).
У генераторах сигналів використовують резонансні властивості ланцюжків індуктивно-ємнісних або п'єзоелектричні властивості кристала кварцу, а штучний зсув фази сигналу отримують, використовуючи RС-ланцюжка. Ці методи дозволяють створювати генератори сигналів різної форми із частотою від 0.1 Гц до понад 400 МГц.
1.2 ГЕНЕРАТОРИ З ФАЗОВИМ ДВИГУНОМ
Генератор з фазовим зсувом складається з підсилювача із зворотним зв'язком, завдяки якому з'являється зсув фази. На деякій конкретній частоті повний фазовий зсув буде кратним 360°, і якщо коефіцієнт петльового посилення перевищує одиницю, виникає генерація.
Зазвичай зсув фази вноситься RС-ланцюжком, що дозволяє створювати дешеві схеми. На частотах понад 100 кГц великою проблемою стає паразитна ємність, тому таких частот більше підходять індуктивно-ємнісні генератори, описані раніше.
1.2.1 ГЕНЕРАТОР З ТРИХКАСКАДНИМ РС-ФІЛЬТРОМ
Зсув фази при передачі сигналу з бази на колектор у простому транзисторному генераторі із загальним емітером становить 180 ° на будь-якій частоті. Щоб виконувалася умова виникнення вагань, тобто. загальний зсув має бути 360 °, потрібно з'єднати колектор з базоючерез ланцюжок, який вносить додатковий фазовий зсув, рівний 180°.
Схема трикаскадного фільтра, зображеного на малюнку 2а, побудована таким чином, що кожен каскад здійснює зсув сигналу фазою на 60°, отже, загальний фазовий зсув становить 180°.
Необхідне зрушення 60 градусів у кожному каскаді виникає на частоті:
f=
Реактивний опір послідовності каскадів буде мати інший вигляд, і для трьох послідовно включених каскадів зсув в 180° виникає на частоті-
f=
Схема реального генератора з фазовим зсувом показана на малюнку 2 б. РезисториRb1Rb2разом із вхідним опором транзистораRinпаралельні один одному і становлять певний опір. Оскільки вхідний опір транзистора може змінюватись у досить широких межах, реальна частота генератора часто відрізняється від розрахункової теоретичної частоти.
Трикаскадний фільтр послаблює сигнал, що надходить з колектора назад на базу транзистора, але це ослаблення компенсується посиленням напруги транзистора. Амплітуда вихідного сигналу обмежується тими межами, за яких транзистор може увійти насичення або перейти в режим відсікання. За рахунок цього мають місце деякі спотворення форми вихідного сигналу.