АРАҒАНДЫ-2006

Ақ паратты ө лшеу техника кафедрасы

N 2 ЛАБОРАТОРИЯЛЫҚ ЖҰ МЫСЫНА МЕТОДИКАЛЫҚ НҰ СҚ АУЛАР

«LC-ГЕНЕРАТОРЫН ЗЕРТТЕУ»

пә нінен: «Ө лшеуіш сигналдарды тү рлендіру»

мамандығ ы:

340640 «Ақ паратты - ө лшеу техника жә не технология»

АРАҒ АНДЫ-2006

Жұ мыстың мақ саты – автогенератордың индуктивті кері байланысы бар іс-ә рекет қ ағ идасын зерттеу, сө нбейтін электрлік кідіруді алу мақ сатында жағ дайларды теориялық жағ ынан анық тау.

1. Ортақ мә ліметтер

LC – генератор қ айнар кө здің энергиясының тұ рақ ты тоғ ын синусоидальді нысанды сө нбейтің электрлік кідірудің энергиясына алмастыруғ а арналғ ан, оның жиілігі кідіру жү йесінің катушкасының индуктивтілігімен жә не конденсатордың сыйымдылығ ымен анық талады.1 суретте индуктивті кері байланысы бар автогенератордың кестесі кө рсетілген.

Коллектрлі ауқ аттану қ айнар кө зін қ осқ ан жағ дайда L2C2 контурында электрлік кідіру пайда болады, оның жиілігі

. (1)

Контурда міндетті тү рде белсең ді кедергі болғ андық тан, энергияны жоғ алту себебінен кідіру ү рдісі жуырда жойылады. Кідіру ү рдісі сө нбейтің болады тек сол жағ дайда, егер энергияның шығ ыны сыртқ ы қ айнар кө зден толтырылса. Энергияның шығ ының толтырудағ ы мү мкін тә сілдердің бірі осы жұ мыста зерттеледі. Жабық VT1 транзисторына кері полярлігі жә не кіші ұ зақ тығ ы бар импульстер ә сер етеді, оны ашатың. Бірақ коллектрлік тізбекте тоқ тың қ ысқ а кү шті импульстері пайда болады, С2 конденсаторын қ уаттандырады, жә не контурда кідіру ү рдісі пайда болады, кезекті импульстің келу уақ ытына байланысты жартылай немесе толық тай сө нетін, шығ ынды толтыратың.

Рисунок 1

Бұ ндай кідіру ү рдісін кідірудің кезең імен ө шу қ олданады, мысалы, алшақ тық белгісін қ ұ ру кезің де радиолакациондық станциялардың индикаторлық қ ұ рылымдарында, соқ қ ылы қ озғ ау генераторларында.

Соқ қ ылы қ озғ ау генераторын зерттеу барысында, келесі ерекшеліктерін анық тауғ а болады.

Қ озғ ау импульстерінің ұ зақ тығ ын азайтқ анда, кідірудің амплитудасы ө седі, сондық тан конденсатор айнымалы кернеудің бірінші жартылай кезең інде ғ ана қ уаттанады. Егер тоқ тың импульсінің ұ зақ тығ ы болса, бір жартылай кезең нен кө п, конденсатор, бірінші жартылай кезең де қ уаттанып, келесіде қ уаттансызданады. Сондық тан кідіруді ә серлі қ озғ ау ү шін, контурда импульстің ұ зақ тығ ы еркін кідірудің жартылай кезең інің ұ зақ тығ ынан аз болғ аны қ ажет.

Қ озғ ау импульстерінің жиілігін арттырғ анда кідіру ү рдісінің ө шуі азаяды, ал жиіліктер тең болғ ан жағ дайда еркін кідіру жә не қ озғ ау импульстері байқ алмайды.

Контурдағ ы кідірудің ө шуі тез болады, егер ондағ ы шығ ын кө п болғ ан жағ дайда.

Осығ ан сү йене отырып ереже қ ұ растыруғ а болады, бұ ғ ан сә йкес автогенераторларды орындайды. Біріншіден сө нбейтің электрлік кідірулердің шығ ындарын толтыру ү шін ең қ ұ рмаса бір рет бір кезең де кідіру жү йесіне белгілі энергияны хабарлау қ ажет. Энергияның кідіруінің тұ рақ ты амплитудасын сақ тау ү шін, контурғ а сырттан тү сетің, шығ ын энергиясына тең болу керек. Екіншіден, тоқ тың шығ ының толтыру фазасы (немесе кернеу) мынанандай болуы тиіс, ондағ ы кідіру жү йесінің энергиясы артып отыруы тиіс.

Бірінші ереже амплитуданың балансын қ ұ ру жағ дайын жасайды: сө нбейтің кідірулерді алу мү мкін болады, тек сол жағ дайда, егер кідіру жү йесіне сырттан келетін энергия оның шығ ынына тең болғ анда.

Автогенераторларда амплитуданың балансының жағ дайын келесі тү рде орындайды: транзистордың шығ у тізбегіндегі кідіру энергиясының бө лігін, оның кіру тізбегіндегі шығ у тізбегінің тоғ ын басқ ару ү шін беріледі, ондағ ы энергиясын шығ ындарды толтыруғ а қ олданады.

Зерттелетің кестеде транзистордың коллектірлік тізбегіндегі энергия, эдс ө зараиндукция тү рінде базалық тізбекке беріледі, L1 катушкасына бағ ытталғ ан, L2 катушкасымен индуктивті байланысқ ан. Ө зараиндукцияның ЭДС-і VT1 транзисторының базалық тоғ ын басқ арады, коллекторлық тоқ та кідіру контурының жиілігі бар айнымалы қ ұ растырушының пайда болуына ә кеп соғ ады.

Екінші ереже фазалардың балансын қ ұ ру жағ дайын жасайды: автогенератордағ ы кері байланыс дұ рыс болуы қ ажет.VT1 транзисторындағ ы коллекторлық тоқ тың фаза айнымалы қ ұ растырушысы мынандай болуы керек, ондағ ы С2 контурының конденсаторы коллекторлық тоқ тың импульстарымен қ уаттанғ аны. Конденсатор С2 қ уаттанады, егер тоқ сыртқ ы тібектен оның дұ рыс қ уаттанғ ан электродына келіп тү ссе, жә не қ уаттансызданады кері бағ ыттағ ы тоқ та.

Кідірудің жартылай кезең і ү шін, ондағ ы коллектор тоғ ының айнымалы қ ұ растырушысы тұ рақ ты тоқ тың қ ұ растырушысымен бағ ыты жағ ынан сә йкес келсе (екі тоқ та мына тізбекте ө теді: резистор R3 немесе конденсатор С4, VT1 транзисторының эмиттер-коллекторы, контур Ек), С2 конденсаторының тө менгі электроды дұ рыс қ уаттанғ ан болуы қ ажет, ол VT1 транзисторының коллекторындағ ы айнымалы кернеудің қ ұ растырушысының дұ рыс жартылай кезең іне сә йкес жә не базасындағ ы кернеудің бұ рыс жартылай кезең іне, себебі транзистор ОЭ кестеде кіру сигналының фазасын инверттейді.

Сол себептен генератордың ө зін қ озғ ау ү шін, ондағ ы фаза сигналы кү шейткіш элементтің оның басқ ару кірісіне кері байланыс тізбегімен келіп тү скен, кідіру контурында жә не транзистордың коллекторындағ ы сигнал фазасына қ арама-қ арсы болды, бұ дан шығ атын қ орытынды: кері байланыс дұ рыс болуы қ ажет.

Амплитуданың балансының жағ дайы келесі тең дікпен беріледі , мұ ндағ ы - кері байланыс тізбегіндегі беру коэффициенті, К – VT1 транзисторында каскадтың кү шейту коэффиценті L1 катушкасы сө нгенде.

Фазалардың балансының жағ дайы келесі тең дікпен беріледі: _ос+ _ус = 360°, мұ ндағ ы _ос жә не _ус – фазалық жылжыту, кері байланыс тізбегімен жә не кү шейткішпен енгізілетін.

2 Жұ мыстың орындау барысы

2.1 ТАПСЫРМА. (1) тең дікті қ олдана отырып, автогенератордың сө нетің кідірулердің жиіліктерін есептеу 1 суретте кө рсетілген.

2.2 Есептің негізгі бө лімі:

2.2.1 Жұ мыстың мақ саты.

2.2.2 С2 конденсатырының сыйымдылығ ына байланысты ө шетін кідірулердің жиілігін жазу мақ сатында 1 кестені салу.

2.2.3 Зерттелетін генератордың электрлік кестесін салу.

2.2.4 Берілген нұ сқ ауғ а байланысты ө шетің кідірулердің жиілігін есептеу, нә тижесін 1-ші кестеге енгізе отырып.

2.2.5 2 жә не 3 формула бойынша f_Σ жә не f₁ суммарлық жиілігін есептеу, берілген нұ сқ ауғ а сә йкес, нә тижесін 1-ші кестеге енгізе отырып.

2.2.6 Тапсырманың нұ сқ аулары 2 – ші кестеде берілген:

2.2.7 Қ орытың ды жасау.

Кесте 1

Кесте 2

3 Жұ мысты орындаудағ ы методикалық нұ сқ аулар

1. Жұ мысты орындау кезінде қ олдану керек: R1 = 51 кОм; R2 = 10 кОм, R3 = 100 Ом, R4 = 22 кОм; С1 = 0, 01 мкФ, С2 = 100 жә не 510 пФ, 1 и 10 нФ С3 = С4 = 0, 022 мкФ, С5 = 100 пФ; L1 = 50 мГн; VT1 - транзистор КТ361А.

2. Кестені толық тыру кернеуі - 10 В.

3. С2 конденсаторының ә р тү рлі сыйымдылығ ы бар мә ндерің қ оя отырып, 1 кестеге байланысты, сыйымдылық артқ ан сайын жиілігі азаяды. Кідірудің жиілігін (1) формуламен есептейді.

4. Толық қ ажетсіз сыйымдылық, катушканың ө зінің сыйымдылығ ынан тұ ратың C_L, тү зету сыйымдылығ ы С_м, осциллографты қ осу мақ сатында коаксальдік кабельден С_к жә не осциллографтың кіру сыйымдылығ ынан С_{вх, осц}, тұ рады C =C_L++С_м + С_к + С_{вх, осц}.

; (2)

. (3)

БАҚ ЫЛАУ СҰ РАҚ ТАРЫ

1. Кестенің қ андай параметрларымен контурдағ ы соқ қ ылы қ озғ аудың кідіру жиілігі анық талады?

2. Неге қ озғ ау импульстің ұ зақ тығ ы азайғ ан сайын кідіру амплитудасы контурда кө бейеді?

3. Зерттелетің автогенератордың кестесінде амплитуданың балансы қ алай ө згеруі мү мкін?

4. Фазалардың балансының физикалық мағ ынасы қ андай?

5. R4 резисторының кедергісі автогенератордың амплитудасының кідіруіне қ андай ә сер етеді?

6. Назначение LC генератора.

7. Соқ қ ылы қ озғ ау генераторының ерекшеліктері.

8. Тиімді қ озғ ау ү шін қ андай жағ дай қ ажет?

9. Амплитуданың жә не фаза балансының жағ дайын кө рсететің формулалар.

10. Автогенераторларды орындау алдындағ ы ережелерді қ ұ растыру.