Teoretický úvod: [%] (1)

Transkript

1 Vyšší odborná škola a Střední průmyslová škola elektrotechnická Božetěchova 3, Olomouc Laboratoře elektrotechnických měření Název úlohy Číslo úlohy ZESILOVAČ OSCILÁTOR 101-4R Zadání 1. Podle přípravku nakreslete schéma zapojení selektivního nízkofrekvenčního (dále jen nf) zesilovače, označte všechny součástky a jejich jmenovité hodnoty. 2. Změřte a na PC zakreslete závislost modulu přenosu na frekvenci A U =f (f) u selektivního nf zesilovače nastavte polohu potenciometrů P 1 =4 a P 2 =8. Určete f 0 a šířku psma pro pokles zesílení o 3dB. 3. Změřte a na PC zakreslete budící charakteristiku U 2 =f (U 1 ) selektivního nf zesilovače s nastavenou zpětnou vazbou v polohách potenciometrů P 1 =4 a P 2 =8. Frekvenci generátoru nastavte na f Realizuj oscilátor ze selektivního nf zesilovače vhodným propojením vstupu a výstupu. Potenciometry nastavte na P 1 =2 a P 2 =2,5 a výstup na hranici limitace. Změřte tyto parametry oscilátoru: frekvenci, periodu, rozkmit, efektivní hodnotu, střední hodnotu výstupního napětí U Změřte krátkodobou stabilitu frekvence oscilátoru v časovém intervalu 10minut. Vypočtěte procentní stabilitu oscilátoru. 6. Sestrojte na PC graf závislosti okamžité frekvence oscilátoru na čase, použijte změřené hodnoty z bodu 5 zadání. Poř. č. Příjmení a jméno Třída Skupina Školní rok 2 BARTEK Tomáš S /11 Datum měření Datum odevzdání Počet listů Klasifikace příprava měření protokol obhajoba Protokol o měření obsahuje: Teoretický úvod Tabulky naměřených a vypočtených hodnot Schéma Tabulka použitých přístrojů Postup měření Vzor výpočtu Grafy Závěr

2 Teoretický úvod: Zesilovač je elektronické zařízení, které je schopno transformací elektrické energie z vnějšího napájecího zdroje měnit parametry vstupního signálu. Jedná se o aktivní dvojbran (nelineární), který je tvořen zesilovacím prvkem a pomocnými obvody zajišťující nastavení a stabilizaci pracovního bodu. Selektivní zesilovač splňuje všechny vlastnosti jako normální zesilovač a přidává k nim další důležitou vlastnost. Selektivní zesilovač zesiluje pouze v úzkém frekvenčním pásmu, které nastavíme pomocí kladné záporné vazby tvořené retonančním obvodem RC nebo LC. Rezonanční frekvence obvodu RC nebo LC určuje selektivní vlastnosti zesilovače. LC oscilátor je elektronický obvod Skládající se ze 2 základních funkčních bloků: zesilovače a obvodu zpětné vazby. LC oscilátory obsahují rezonanční obvod sestavený z cívky a kondenzátoru a jejich kmitočet je určen Thomsonovým vztahem: = Pro udržení oscilace jsou dány dvě podmínky a to: Amplitudová podmínka oscilace 1 a fázová podmínka + =0. Pokud tyto dvě podmínky nejsou dodrženy, dochází k tlumeným kmitům. Pro výpočet stability frekvenci používáme vzorec = [%] (1) Pro výpočet šířky pásma platí vztah = h [ ] (2) Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 2/10

3 Schéma: Schéma č. 1: Schéma zapojení selektivního nf zesilovače Schéma č. 2: Měření závislosti modulu přenosu na frekvenci a měření budící charakteristiky selektivního nf zesilovače Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 3/10

4 Schéma č. 3: Měření parametrů oscilátoru Schéma č. 4: Měření stability oscilátoru v závislosti na čase Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 4/10

5 Tabulka použitých přístrojů: Tabulka č. 1: Použité přístroje Označení Evidenční Přístroj Typ v zapojení číslo Poznámka Z Zdroj napětí BK a - OSC Osciloskop GOS Max vst. Napětí 30V M Nf Rv=1MΩ/1kHz BK milivoltmetr δ% = ± 5% M2 Čítač UC U b - GEN Generátor RC GEN BM Postup měření: 1. Zakreslení schématu přípravku - Podle přípravku překreslíme schéma zapojení 2. Měření závislosti modulu přenosu na frekvenci - Obvod zapojíme podle schématu č. 2 - Potenciometry nastavíme P 1 =4dílky a P 2 =8dílků - Regulací vstupního generátoru zjistíme f 0 a zapíšeme do tabulky - Od hodnoty f 0 naměříme 7 hodnot do vyšších a nižším frekvencí a zapíšeme do tabulky - Z tabulky vytvoříme graf - Z hodnoty napětí při rezonanci určíme pokles o 3dB a vypočteme šířku pásma, zapíšeme 3. Měření budící charakteristiky selektivního nf zesilovače - Obvod zapojíme podle schématu č. 2 - Frekvenci generátoru nastavíme na rezonanční hodnotu - Potenciometry nastavíme P 1 =4dílky a P 2 =8dílků - Postupně změříme hodnoty výstupního napětí a zapíšeme do tabulky - Z hodnot v tabulce vytvoříme graf 4. Měření parametrů oscilátoru - Obvod zapojíme podle schématu č. 3 - Potenciometry nastavíme P 1 =2dílky a P 2 =2,5dílků - Přepnutím přepínače zapojíme kladnou zpětnou vazbu a vytvoříme oscilátor - Postupně změříme parametry a zapíšeme do tabulky 5. Měření stability oscilátoru - Obvod zapojíme podle schématu č. 4 - V časovém intervalu 10minut měříme stabilitu oscilátoru - Vše zapíšeme do tabulky - Podle vztahu č. 1 vypočteme procentní stabilitu oscilátoru 6. Vytvoření grafu stability - Z tabulky bodu č. 5 zadání vytvoříme graf Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 5/10

6 Tabulky naměřených a vypočtených hodnot: Tabulka č. 2: Měření závislosti modulu přenosu Au na frekvenci U vst =1,8V, P 1 =4 a P 2 =8dílků Au[dB] f [khz] -15,6 1,1-13,1 1,22-11,1 1,32-9,5 1,4-8,5 1,5-9,5 1,65-11,1 1,75-13,1 1,9-15,6 2,1-19,1 2,45 Tabulka č. 3: Měření šířky pásma selektivního nf zesilovače f d f h Šířka pásma 1,29kHz 1,78kHz 0,49kHz Tabulka č. 4: Měření budící charakteristiky f=1,5khz, P 1 =4 a P 2 =8dílků U 1 [V] U 2 [V] 0,005 0,004 0,02 0,015 0,04 0,03 0,05 0,04 0,1 0,08 0,2 0,14 0,4 0,22 0,6 0,28 0,8 0,34 1 0,4 1,5 0,55 2 0,7 2,5 0, ,2 1,1 Tabulka č. 5: Měření parametrů nf oscilátoru P 1 =2 a P 2 =2,5dílků U p-p 1V U AVG 0V E EF 0,35 f 1,479 T 0,68ms Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 6/10

7 Tabulka č. 6: Měření stability nf oscilátoru t [min] f [khz] 0 1,68 1 1, , , , , , , , , ,594 Tabulka č. 7: Výpočet procentní stability nf oscilátoru fmax 1,723kHz fmin 1,521kHz fs 1,627kHz Vzor výpočtu: Stabilitu nf oscilátoru vypočteme podle vztahu č. 1 = = =0,12 Vzorec pro výpočet chyby měření nf milivoltmetru najdeme v manuálu % =±5% Šířku pásma vypočteme podle vztahu č. 2 = h =1,78 1,29 =0,49 Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 7/10

8 Grafy: Graf č. 1: Závislost modulu přenosu na frekvenci Graf č. 2: Budící charakteristika selektivního nf zesilovače Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 8/10

9 Graf č. 3: Graf stability nf oscilátoru v závislosti na čase Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 9/10

10 Závěr: a) Chyby měřících přístrojů M Procentní chyba měření byla maximálně ±5% b) Zhodnocení - Kompletní schéma přípravku s popsanými součástkami a uvedenými jmenovitými hodnotami je v sekci schéma - Šířka pásma selektivního nf zesilovače je 0,49kHz, rezonanční frekvence selektivního nf zesilovače, při nastavení P 1 =4 a P 2 =8dílků, je 1,5kHz. - Budící charakteristika selektivního nf zesilovače, při nastavení P 1 =4 a P 2 =8dílků, je téměř lineární. Frekvence generátoru byla nastavena na rezonanční tj. 1,5kHz - Parametry nf oscilátoru, při nastavení P 1 =2 a P 2 =2,5dílku, byly: T= 0,68ms, f=1,470khz, U EF =0,35V, U AVG =0V, U PP =1V - Krátkodobá stabilita nf oscilátoru činila 0,12 - Z tabulky vytvořené v 5. bodě jsme nakreslili graf stability v závislosti na čase. Nf oscilátor měl poměrně dobrou stabilitu. Příjmení a jméno: BARTEK Tomáš Třída: S4 Číslo protokolu: 101-4R List: 10/10