Литература

1. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1990.

2. Нефёдов В.И. Основы радиоэлектроники. М.: Высшая школа, 2000.

3. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. М.: Высшая школа, 1991.

4. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. М.: Высшая школа, 1991.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14

ГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ

И СТАБИЛИЗАЦИЯ ЧАСТОТЫ

1. Цель и содержание работы

Целью настоящей работы является изучение генераторов гармонических колебаний с колебательным контуром и кварцевым резонатором, монтаж электрических схем и экспериментальное исследование работы автогенераторов различных типов.

2. Краткие сведения из теории

2.1. Условия возбуждения колебаний.

В качестве генератора гармонических колебаний обычно используется усилитель, охваченный обратной связью с выхода на его вход (рис. 1). Усилитель может быть выполнен на электронных лампах, биполярных или полевых транзисторах и интегральных микросхемах, выполненных на их основе.

К

U_вх

U_вх U_вых

U_ос = U_вых

Рис. 1. Усилитель с цепью обратной связью

В случае усилителя с комплексным коэффициентом передачи К, охваченного обратной связью, из теории известно выражение для его коэффициента передачи К

(1)

где   комплексный коэффициент обратной связи.

Анализ данного выражения показывает, что при отрицательных значениях произведения К (при отрицательной обратной связи (ООС) К  К, причём, если  1, то К  1/. Это свойство усилителя с ООС используется для стабилизации коэффициента передачи усилителя и для расширения его полосы пропускания.

В случае положительной обратной связи 1  К  0 происходит возрастание К по сравнению с К. При К = 1 коэффициент передачи усилителя, охваченного положительной обратной связью (ПОС), обращается в бесконечность и происходит самовозбуждение усилителя , то есть он превращается в генератор.

Поскольку  и К являются комплексными величинами, условие К = 1 можно представить в виде

(3)

(2)

= 1,

_ + _К = 2n,

где n = 1; 2; 3 …. .

Условие равенства единице модулей коэффициентов передач называется балансом амплитуд, а условие кратности 2 суммы аргументов – балансом фаз.

При выполнении баланса фаз и амплитуд  1 в усилителе происходит возрастание амплитуды колебаний до тех пор, пока значение не уменьшится до величины 1/ за счёт нелинейности амплитудной характеристики усилителя, крутизна которой снижается с увеличением амплитуды усиливаемых колебаний (рис. 2).

U_вых, К

U_{ст вых}

U_вых

К

К =  1/

U_вх

U_{ст вх}

Рис. 2. Амплитудная характеристика усилителя и зависимость

коэффициента усиления от амплитуды входного напряжения