3. Задания и методические рекомендации

3.1. Изучение rc-генератора с мостом Вина

3.1.1. Соберите схему для снятия АЧХ моста Вина (рис. 3.1.) на базе модуля № 10 (рис. 3.2). Амплитуду сигнала на выходе ГНЧ установите равной 1 В и снимите АЧХ в диапазоне частот 1...4 кГц с шагом 1 кГц.

Рис. 3.1. Схема для снятия АЧХ и ФЧХ моста Вина

Постройте АЧХ моста Вина в линейном масштабе по оси частот. Определите по АЧХ частоту f₀, на которой коэффициент передачи моста максимален. Сравните ее с теоретическим значением, рассчитанным по формуле:

.

3.1.2. Измерьте сдвиг фаз между входным и выходным сигналами на частоте f₀ .

3.1.3. Снимите переходную характеристику моста Вина, подав на вход 1 : 1 аттенюатора последовательность прямоугольных импульсов с ГНЧ.

Установите длительность развертки осциллографа и частоту следования прямоугольных импульсов, чтобы на экране наблюдалась реакция моста на один скачок напряжения. Зарисуйте переходную характеристику. Убедитесь в том, что она не носит колебательный характер.

3.1.4. Соберите на базе модуля № 10 (рис. 3.2) в соответствии с рис. 3.3 регенеративный усилитель с мостом Вина. Входной сигнал U_Г подавайте с ГНЧ через аттенюатор (вход 1 : 1).

Собранный регенеративный усилитель содержит две цепи обратной связи: отрицательную и положительную. Отрицательная обратная связь о бразована резисторами R14 и R9, положительная – мостом Вина. Коэффициент усиления сигнала по инвертирующему входу, к которому подключен генератор, может регулироваться изменением сопротивления резистора R14. Коэффициент усиления усилителя по неинвертирующему входу, на который поступает сигнал с моста Вина, на единицу больше, чем по инвертирующему.

3

Рис. 3.3.

Регенеративный усилитель с мостом Вина

.1.5. Отключите от выхода усилителя цепь положительной обратной связи (вход моста Вина).

3.1.6. Измерьте на частоте f₀ коэффициент усиления по инвертирующему входу усилителя без положительной обратной связи. Амплитуда сигнала на входе аттенюатора 1 В.

3.1.7. Изменяя величину сопротивления резистора R14, установите коэффициент усиления усилителя равным 1,5. По неинвертирующему входу коэффициент усиления будет равен 2,5.

3.1.8. Снимите в соответствии с п. 3.1.3 переходную характеристику усилителя. Сигнал с выхода генератора ГТИ1 подавайте через аттенюатор (вход 1 : 10). Обратите внимание, что она, как и переходная характеристика моста Вина, не носит колебательного характера.

3.1.9. Подключите к выходу усилителя вход моста Вина.

3.1.10. Снимите в соответствии с п. 3.1.3 переходную характеристику регенеративного усилителя. Сигнал с выхода генератора ГТИ1 подавайте через аттенюатор (вход 1 : 10).

3.1.11. Плавно изменяя величину сопротивления резистора R14 в сторону увеличения коэффициента усиления, наблюдайте изменение переходной характеристики усилителя. Обратите внимание: она будет все более отчетливо носить колебательный характер, а при коэффициенте усиления K > 3 происходит генерация.

3.1.12. Добившись генерации, уменьшите коэффициент усиления до величины, при которой генерация отсутствует.

3.1.13. Снимите в соответствии с п. 3.1.1 АЧХ регенеративного усилителя в диапазоне частот 2…3 кГц, изменяя частоту через 0,1 кГц. Сигнал с выхода генератора амплитудой 1 В подавайте через аттенюатор (вход 1 : 10). Изобразите эту АЧХ на том же графике, на котором изображена АЧХ моста Вина. Объясните поведение АЧХ регенеративного усилителя.

3 .1.14. Отключите от инвертирующего входа ОУ источник сигнала и замкните резистор R9 на землю.

3.1.15. Плавно изменяя величину сопротивления резистора R14, добейтесь возбуждения генератора. Измерьте частоту генерируемых колебаний. Совпадает ли она с частотой f₀?

3.1.16. Увеличивая коэффициент усиления усилителя с помощью резистора R14, убедитесь в возрастании амплитуды выходных колебаний и одновременном искажении их формы.

3.1.17. Дополните схему генератора цепью нелинейной отрицательной обратной связи на диодах VD1 и VD2 (рис. 3.4). Убедитесь в том, что в этом случае форма генерируемых колебаний не столь критична к величине коэффициента усиления усилителя.