Лабораторная работа №11 Исследование транзисторных автогенераторов

Цель работы: изучить различные схемы автогенераторов, построенных на транзисторах, ознакомиться с методами расчета, исследовать транзисторный автогенератор.

Задание 1.11.1. Автогенератор на емкостной трехточке

Для исследования автогенератора на емкостной трехточке собрать схему, приведенную на рисунке 1.11.1.

Рисунок 1.11.1 Схема автогенератора на емкостной трехточке

Приведенный на схеме 1.11.1 автогенератор моделируетсяна транзисторе 2N2218A по схеме емкостной трехточки, и колебательным контуром, задающим частоту автогенератора, выступают элементы С5С6L2, а питание схемы осуществляется от источника постоянного напряжения. Регулируемый источник напряжения V1 питает коллекторную цепь транзистора, а регулируемый источник напряжения V2 отвечает за смещение, подаваемое на базу транзистора через делитель R2R3. На коллектор подается напряжение через блокирующую индуктивность L1, которая препятствует попаданию высокочастотного напряжения в источник питания.

Конденсаторы С1 и С3 – разделительные. С помощью конденсатора С4 осуществляется изменение коэффициента обратной связи, также он образует делитель напряжения с входной проводимостью транзистора. Резистор R4 служит нагрузкой автогенератора.

1) Для определения зависимостей f(E_с), f(E_к), f(Rн) необходимо значения источников равными V₂ =8,2 В и V₁= 17,7 В, значение частоты сигнала определяется с помощью измерительного пробника.

2) Для заполения таблицы 1.11.1 необходимо определить зависимости частоты сигнала f от напряжения смещения Ес, иизменяя значения источника напряжения V₂ в пределах от 8,2 до 9,12. Значения Ec определяется по измерительному пробнику на базе транзистора.

Таблица 1.11.1. Изменение частоты f от напряжения смещения Ес

V2 (Ес), В
f, МГц

3) Для заполения таблицы 1.11.2 необходимо определить зависимости частоты сигнала f от изменения напряжения на коллекторе Ек, установив на источнике V2 смещение Ес= 9 В и изменяя напряжение на источнике V1 от 15,7 до 18,6 В. Значения Eк определяется по измерительному пробнику.

Таблица 1.11.2. Изменение частоты f от напряжения на коллекторе Ек

V1 (Ек), В
f, МГц

4) Для заполения таблицы 1.11.3 необходимо определить зависимости частоты сигнала f от изменения сопротивления нагрузки Rн, которое изменять в пределах от 3,2 до 8 кОм с шагом 0,5 кОм, установив V1= 17,7 В и V2= 9B.

Таблица 1.11.3. Изменение частоты f от сопротивления резистора R4

R4 (Rн), кОм
f, МГц

5) Для заполения таблицы 1.11.4 необходимо определить зависимости частоты сигнала f от изменения емкости в цепи обратной связи С4, изменяя его значения в пределах от 10 до 50 нФ, установив параметры для моделирования V1 = 17,7 и V2 = 9 B и R4 = 5 кОм.

Таблица 1.11.4. Изменение частоты f от емкости конденсатора С4

С4, нФ
f, МГц

По измеренным данным таблиц 1.11.1-1.11.4 построить графики зависимостей f(E_с), f(E_к), f(Rн), f(С4),.

Задание 1.11.2. Автогенератора с кварцевым резонатором

Для исследования автогенератора с кварцевым резонатором и резонансным усилителем соберите схему, приведенную на рисунке 1.11.2.

На транзисторе Q1 выполнена цепь принудительного запуска генератора и добавлена в схему. Амплитуда сигнала на выходе генератора достаточно мала порядка 7 мкА, поэтому для усиления сигнала в схему добавлен резонансный усилитель (рисунок 1.11.2). На транзисторе Q3 выполнен узкополосный усилитель, а на транзистореQ4 выполнен эмиттерный повторитель.

Чтобы схема работала правильно, нужно выполнитьследующие настройки в окне моделирования: SimulateDigital Simulation Settings задать Real, а в пункте SimulateInteractive Simulation Settings в окне параметров Maximum Time Stepи Initial Time Step установить 1е-009.

Рисунок 1.11.2. Схема автогенератора с кварцевым резонатором и резонансным усилителем

1) Необходимо снять зависимости f(Eк), f(Rн), для этого установить значение источника V1=10 В.

2) Для заполения таблицы 1.11.5 необходимо определить зависимости частоты сигнала f от изменения напряжения на коллекторе Ек, изменяя напряжение на источнике V1 от 10 до 10,4 В с шагом 0,1 В и с помощью пробника снять зависимость f(Eк). Показания снимаются только после установки колебаний, а среднее время установления колебаний 10-20 сек.

Таблица 1.11.5. Изменение частоты f от напряжения на коллекторе Ек

V1 (Ек), В
f, МГц

3) Для заполения таблицы 1.11.6 необходимо определить зависимости частоты сигнала f от изменения сопротивления нагрузки Rн, изменяя его значение от 1 до 5 кОм, и установив на источнике V1 напряжение 10 В.

Таблица 1.11.6. Изменение частоты f от сопротивления резистора R4

R9 (Rн), кОм
f, МГц

4) Для заполения таблицы 1.11.7 необходимо определить зависимости частоты сигнала f от напряжения смещения Ес, установив на источнике V1 напряжение 10 В, и R9 = 1,5 кОм, и, изменяя одновременно сопротивления R4 и R6 от 9,5 до 10 кОм с шагом 0,1 кОм.

Напряжение на базе базе транзистора Q2 лучше измерять с помощью подключения его к каналу Б осциллографа.

Таблица 1.11.7. Изменение частоты f от напряжения смещения Ес

Ec, В
R4, кОм
R6, кОм
f, МГц

Построить графики зависимостей на основе полученных результатов в таблицах 1.11.5 – 1.11.7, сделать необходимые выводы.