ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 25

Тема: Генератор сигналів високої частоти.

Мета роботи: побудувати і дослідити роботу генератора сигналів високої частоти; проаналізувати отримані результати; програмування сигналів пилкоподібної, синусоїдальної та прямокутної форм; проаналізувати отримані результати.

 

1. Теоретичні відомості

Пропонований генератор сигналів привертає увагу простотою конструкції і забезпечує стабілізацію вихідної напруги в широкому діапазоні частот.

Загальновідомі вимоги, що пред'являються до широкодіапазонного генератора сигналів. В першу чергу, це достатньо мала величина вихідного опору, що дозволяє погоджувати його вихід з хвильовим опором коаксіального кабелю (зазвичай 50 Ом), і наявність автоматичного регулювання амплітуди вихідної напруги, що підтримує його рівень практично постійним незалежно від зміни частоти вихідного сигналу. Для діапазону СВЧ (вище 30 Мгц) велике значення мають проста і надійна комутація діапазонів, а також раціональна конструкція генератора.

Принципова схема приладу представлена на мал. 16.1. Транзистори VT1, VT2 спільно із змінним конденсатором установки частоти С1 і індуктівностямі L1 - L4 утворюють задаючий генератор (діапазон частот 2...160 Мгц). Дільника R1R5 задає напруга зсуву для цих транзисторів по постійному струму. Резистори, що мають малу величину опору, включені в ланцюзі бази (затвора) транзисторів VT1 - VT4; вони служать для придушення паразитної генерації високочастотних транзисторів. Регулюванням струму, що протікає через загальний резистор R6 в ланцюзі емітерів транзисторів VT1 і VT2, може бути встановлений режим синусоїдальних коливань з малими спотвореннями при амплітуді напруги в декілька вольт.

Мал.9.1

Високочастотний сигнал з генератора через конденсатор С4 поступає на затвор польового транзистора VT3. Цим забезпечується майже ідеальна розв'язка навантаження і генератора. Для установки напруги зсуву транзисторів VT3 і VT4 служать резистори R7, R8, а струмовий режим каскаду визначають резистори R12 - R 14. Для збільшення ступеня розв'язки вихідна високочастотна напруга знімається з колекторного ланцюга VT4.

Для стабілізації рівня сигнал ВЧ через конденсатор С9 підводиться до випрямляча з подвоєнням напруги, виконаної на елементах VD1, VD2, С10, С11, R15. Пропорційне амплітуді вихідного сигналу випрямлена напруга додатково посилюється в ланцюзі управління на VT5 і VT6. За відсутності сигналу ВЧ транзистор VT6 повністю відкритий; при цьому до задаючого генератора поступає максимальна напруга живлення. В результаті полегшуються умови самозбудження генератора і в початковий момент встановлюється велика амплітуда його коливань. Але це напруга ВЧ через випрямляч відкриває VT5, при цьому напруга на базі VT6 збільшується, що приводить до зменшення напруги живлення генератора і кінець кінцем до стабілізації амплітуди його коливань. Рівноважний стан встановлюється при амплітуді сигналу ВЧ на колекторі VT4 декілька вище 400 мв.

Змінний резистор R17 (показаний як потенціометр) насправді є ВЧ аттенюатор і за відсутності навантаження на його виході максимальна напруга досягає чверті вхідного, тобто 100 мв. При навантаженні коаксіального кабелю на опір 50 Ом (що є необхідним для його узгодження в частотному діапазоні від 50 до 160 Мгц і вище) на виході генератора встановлюється напруга ВЧ близько 50 мв, яке регулюванням аттенюатора може бути зменшено до необхідного рівня.

Як регулятор R17 в схемі генератора був використаний 50-омний аттенюатор фірми Prech. Якщо для деяких конкретних застосувань не вимагається регулювання рівня вихідної напруги, аттенюатор R17 може бути замінений фіксованим резистором з опором 50 Ом.

Проте і в цьому випадку зберігається можливість регулювання рівня напруги ВЧ в деяких межах: з цією метою конденсатор С9 приєднують не до колектора VT4, а до його емітера, при цьому доводиться враховувати невелику зміну (зменшення) рівня сигналу на вищих частотах робочого діапазону. Тоді навантаження для VT4 утворюють аттенюатор R17 і резистори R11, R12. Збільшення амплітуди вихідної високочастотної напруги може бути досягнуте замиканням резистора R11 дротяною перемичкою, якщо ж потрібно зменшити амплітуду вихідної напруги, то резистор R11 залишають в пристрої, а конденсатори С7, С8 випаюють. Ще більше зменшення рівня вихідного сигналу може бути отримане зниженням величини опору R17, але в цьому випадку вже не буде узгодження з кабелем, а на частотах вище 50 Мгц це неприпустимо.

2. Практична частина

Налаштування осцилографа проводиться за допомогою його панелі, де містяться харак-теристики каналів А та В, синхронізації та розгортки. Слід зазначити, що графіки можна ба-чити у трьох проекціях: Y/Т (розгортка в часі), А/В та В/А ( один сигнал в залежності від ін-шого).

Під’єднання виводів потрібно здійснювати ретельно, без розривів. Адже тоді можлива неправильна робота схеми. Для зручності під’єднань можна застосовувати «крапку». Її вста-новлення на схемі у потрібних місцях дає можливість краще проектувати складні вузли.

Зберігається відповідність характеристик елементів відповідно схемам.

2.1. Програма роботи та завдання.

2.1.1. Побудувати схему малюнку 9.1. Встановити усі необхідні параметри.

2.1.2. Дослідити роботу схему для різного діапазону частот. Зробити висновки.

2.1.3. Запрограмувати сигнали різних типів : пилкоподібної, синусоїдальної та прямо-кутної форми.

2.1.4. Для більш кращого функціонування схеми підібрати необхідні параметри дискретних елементів відповідно до вказівок у теоретичних відомостях.

2.1.5. У звіт занести усі схеми, вихідні дані та вимірювані дані. Відповісти письмово на контрольні питання.