АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ

 

Радиотехника кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РаДиотехникалық тізбектер

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған

әдістемелік нұсқау

(380000 – Радиоэлектроника және телекоммуникация мамандықтарының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
Алматы 2004

 

Құрастырушы: А.З.Айтмагамбетов, Б.Бекмухамбетов. Радиотехникалық тізбектер. Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар (380000 – Радиоэлектроника және телекоммуникация мамандықтарының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін)

– Алматы: АЭжБИ, 2004. - 27 б.

 

 

 

 

Әдістемелік нұсқауда зертханалық қондырғылардың құрылымдық сұлбалары, өрнектер, графиктік тәуелділіктер және өлшеулерді өткізудің принциптері келтірілген. Бұл тапсырмалар студенттердің алдын-ала дайындалуына, төрт сағаттық зертханалық жұмыстарды өткізуіне және қорғауына қажет.

Әдістемелік нұсқау 380000 – Радиоэлектроника және телекоммуникация мамандықтарының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін арналған.

Без. 14, кесте  15, библиогр. – 5 атау.

 

 

 

 

 

Пікір жазушы: тех. ғыл. канд. АЭБ каф. проф. А.Ж.Джангозин.

                       

 

 

 

 

 

 

 

 

         Алматы энергетика және байланыс институтының 2004 жылғы жоспары бойынша басылды.

 

 

 

 

 

 

 

 

ÓАлматы энергетика және байланыс институты, 2004 ж.

 

Кіріспе

 

Ұсынылып  отырған әдістемелік нұсқаулар, «Радиотехникалық тізбектер» курсы бойынша зертханалық жұмыстарды орындайтын студенттерге арналған.

         Әрбір жұмыс орнында, үлкен топтамалы ауыспалы көрсеткіштері бар зертханалық қондырғылар пайдаланылады.

         Бір зерттеу тізбегінен екіншісіне тез ауысу мүмкіндігі және үлкейтілген көлемі (зертханалық зерттеудің) оқытушыға жеке студенттердің және топтардың, бөлімдердің жеке ерекшеліктерін ескеру арқылы зертханалық жұмыстарға тапсырма беруіне мүмкіндік береді.

         Осы тәсілмен студенттердің оқу – зерттеу жұмыстарының көлемінде, сондай-ақ, әртүрлі күрделіліктегі жұмыстар бір мезгілде қойыла алады.

         Нұсқаулардың  барлық тараулары өзін-өзі тексеру үшін ұсынылған  кітаптар және қайталау сұрақтарымен жабдықталған.

 

Курс бойынша зертханалық жұмыстарды орындау тәртібі

         Зертханадағы жұмыс қатал түрде күн тәртібі бойынша жүреді, оған қауіпсіздік техникасын білетін, талапты орындайтын студенттер жіберіледі.

Әрбір жұмыс барлық студенттер тобымен бір мезгілде орындалады. Топтың жұмыс орны – стол, өлшеуіш құралдарымен және зертханалық қондырғылармен жабдықталған. Негізінен тізбектен тыс элементтерді қолданған кездегі ерекшеліктері болмаса, олар бәрі бір схема бойынша орналасады. Қатар саны топтың санымен сәйкес келеді.

         Белгілі бір зертханалық жұмысқа жіберілу үшін студент есептеу көлемі, өлшеу кестесі, зерттеу нүктесі анық көрсетілген арнайы сызба бойынша дайындалып коллоквиум тапсыруы керек.  Алдын-ала қортындының шешімі зертханалық жұмысқа дайындық кезінде кестеде көрсетілуі керек.

         Алдын-ала қортындының негізі ретінде тыс элементтердің әрекеттері, зертханалық жұмыс жүргізілетін арнайы сызбалардың көлемдері алынады.

         Теориялық материалды, жұмыс орындау тәсілдерін меңгеру, алынған сызбаны қолдана білу коллоквиумде тексеріледі. Жұмыс уақытында осы  тәсілдік  нұсқауларды, оқытушының көрсетпелерін және зертханашының көмегін пайдалана білуі керек.

         Дайындалған кесте өлшеу қортындысымен толтырылады,  бөліктер сызылады солай қортынды жасалады.

         Жұмыс аяқталған соң жұмыс орнын тәртіпке келтіріп, қондырғыларды электр жүйесінен ажырату керек.

         Сынақ алу үшін студент зертханалық жұмыс жөнінде қорғап жазба түрде есеп беруі керек.

 

Зертханалық қондырғылар және өлшеу аспаптары

Зертханалық қондырғы дегеніміз, столға бекітілген тіке бағана (1 – сурет).

Қалқанының жоғарғы жағына жалпы басқару жүйесі және өлшеу аспаптары кіші амперметр және вольтметр (тұрақты тоқ) орналасқан. Әрқайсысы бір немесе бірнеше зертханалық жұмыс жүргізуге мүмкіндік береді. Әр жұмыста пайдаланатын көрсеткіш саны әдістемелік нұсқауда көрсетілген.

Көрсеткіш 150х100 мм көлемдегі алмалы кесіндімен жасалған. Оның арнайы сызбасы көрсеткіштің маңдай қалқанында, сондай–ақ басқару тетіктері және сырттан аспаптар қосатын ұялар көрсетілген. Басқару тетіктері (тумбілерлер, қосқыштар, потенция айырым өлшеуіші және ұялар) олардың графикалы белгілері бар жерге орналасқан. Көрсеткіш ешқандай аспалы сымдарсыз тетіктерді қажет бағытқа бұру арқылы жиналатын етіп жасалған.

 

1-    сурет. Зертханалық құрылғының жалпы көрнісі

Зертханалық қондырғыларды қосу тәртібі: ең алдымен «№ макета» қосқышымен (қай көрсеткішпен жұмыс атқарылатын) дәл жұмыс атқарылатын көрсеткіш таңдалады, сонан соң қосу тумбілері  «ВКЛ» арқылы электр желісіне қосады. Осы кезде тумбілерден жарық бергіш және қосылған көрсеткіштің саны көрінуі керек.

Өлшеуіш аспаптары стол үстіндегі тік бағананың жанына орналасады (сыртқы аспаптар), ал бағананың өзіне ішкі аспаптар бекітіледі.  Барлық аспаптардың қораптары (^) бағананың қорабымен (^) байланыстырылған, соның арқасында көп жағдайда көрсеткіш ұялары бір сым арқылы қосыла алады.

Соңғылары екі сыммен қосылған және саны жазылған.

Ішкі екі аспап – микроамперметр, (аспап қалқанының сол жағында) және кернеу өлшеуші (вольтметр) оң жағында ешқандай арнаулы қосқышсыз керек тізбекке   «№ макета»  арқылы  қосылады. Кіші амперметр «100v500 мкА» өлшеуішімен жабдықталған және бағыты «+v -». Бұл аспаптар арнайы сызбадағы сәйкес тізбектерде көрсетілген бейнесі бар көрсеткіштер арқылы пайдаланылады. Аспапты басқаша қолдану үшін (тоқ өлшеу, көрсеткіштегі өткізгіштерді бақылау) бағананың жанындағы нүктені басу керек. Ең жоғарғы кернеу 5 мА. Осы  дәреже өткізгіштерді зерттеу және қажетті мәлімет алу үшін жеткілікті.

Кернеу өлшеуіші айырма өлшеуішінің (арқылы реттелетін) жанына орналасқан «(СМЕЩЕНИЕ) ЫҒЫСУ» арқылы реттелетін тұрақты кернеу жылжуларын өлшеуге мүмкіндік береді. Тілдің толық ауытқуы 5 В кернеуіне тура келеді. Көрсеткіштердің ортасында ішкі кернеу (әртүрлі) топтамасы сандық белгісіз орналасқан, сол арқылы сыртқы генераторлар саны азайған. Амплитудамен реттелетін 1 кГц жиіліктегі генератор бар (1–ші ұяда);  2–ші ұяда 180 кГц тасымалдаушы тербелістің реттелетін амплитудасымен және модуляция тереңдігімен (м %) реттеледі. Дискретті тұрақты кернеу көзі екеу, бағыты оң және теріс полярлы. Шығатын кернеудің ішкі генераторлары, айырма өлшегіштері, қосқыштар кернеуде (В), пайызды  (%)  деген белгілерге ие.  Сырт кернеу өлшеушімен бақылаудың қажеті жоқ.

Ескерту: Спектр анализаторын қалыпты жағдайға келтіру біраз күрделі. Оның алдыңғы қалқанындағы ұстағышқа тиюдің қажеті жоқ. Қиындыққа кез болған  жағдайда  зертханашының көмегін сұраңыз.

 

1 №1 Зертханалыќ ж±мыс

 

LC генераторы

 

Жұмыстың мақсаты

LC-генераторының біреуінің сұлбасын зерттеу. LC-генераторының стационар және өтпелі режимінде,  өзіндік қозу теориясын зерттеп тәжірибе түрінде үйрену.

 

Өлшеуіш аппаратура және жұмыс сұлбасы

Жұмыста 1.1 - суретте көрсетілген №2-ші макеттің принципиалды сұлбасы қолданылады.  Зерттелетін LC-генераторы өрістік транзисторда жасалған, құйма-тиектік сипаттамасы 1.2 - суретте көрсетілген. Генератор сұлбасы - трансформаторлық контурмен құйма тізбегінде және тиектегі катушканың кері байланысымен жасалынады. Үшбағытты тумбілер кері байланыс көмегімен кері байланыстың таңбасын өзгертуге және өшіруге болады. Кері байланыстағы  кернеудің абсолютті мәні өзара индукциялық М реттегіштің көмегімен өзгереді.

Электронды кілтті (сұлбада көрсетілген) қоректендіретін. Үзгіш тумбілері макеттің сол жағында жоғарғы бөлігінде орналасқан. Бұл тумбілер периодты үзу және кері байланысты қосып, өтпелі процестерді бақылау үшін қажет.

 

1.1 – сурет. 2 макеттің принципиалді сұлбасы

 

1.2 – сурет. Өрістік транзистордың құйма-тиектік

(сток-затворная) сипаттамасы

 

Ауытқу кілті ауытқуды  таңдауға көмектеседі - автоматикалық немесе бекітілген. Бекітілген ауытқудың мәні ауытқу потенциометрмен реттеледі, ол аспап панелінің оң жағында вольтметрдің қасында орналасқан.

Құймадағы және тиектегі туынды шығыс процестерді бақылау үшін 3, 4 және 5 ұяшықтар қолданылады. Сыртқы толықсу 1 ұяшық арқылы кіргізіледі. Бұл жұмыста 2 ұяшық қолданылмайды. Өлшеулер синусоидалдық толықсу генераторы мен вольтметр және осциллографпен жүргізіледі.

 

 

 

‡йдегі дайындыќ:

а) берілген әдебиет бойынша басты сұрақтарға байланысты лекцияны және конспектіні оқыңыз /1/,б. 179-262, 272-278, /2/,б. 112-117, 198-204, /3/,б.323-347, /4/,б. 356-373;

б) есептің дайындығын жасаңыз.

 

Зертханалық тапсырма:

а) өзіндік қосу режимін оқыңыз, амплитудалық баланс шартының тексерілуін зерттеңіз;

б)  әртүрлі ауытқу кернеуінде сапалық ерекшеліктерімен амплитудалық сипаттамаларын бақылаңыз;

в) толықсу сипаттамаларын салу үшін, өлшеулер жүргізіңіз. Толықсу сипаттамалары бойынша 2 пунктегі стационар режимдегі амплитудаларды есептеп көрсетіңіз;

г) толықсудың стационар, өтпелі режимде және фазалық портретте бақылаңыз.

Автоматтық ауытқу режиміне ауысуды оқытушының нұсқауымен ғана жүргізіледі.

 

Әдістемелік нұсқаулар

1.1 Өздікқозу режимі

 

1.3 – сурет. Автогенератордың қозу және стационар режимін бақылауға арналған функционалды сұлбасы. Үзік сызықпен жалғанулар көрсетілген, олар Лиссажу фигурасы арқылы жиілікті өлшеуге арналған

 

1.1.1 Функционалдың сұлба 1.3 - суретте көрсетілген. Кері байланыс-оң, ауытқу-реттелетін. Тоқтатқыш өшірілген.

1.1.2 Жұмыс нүктесі транзистордың құйма-тиектің сипаттамасының сызықты бөлігінің ортасынан таңдалады. Бұл үшін нақты өрістік транзистордың сипаттамалары анықтамадан таңдалады.

Тербелмелі контурдың құндылығы және тербелмелі контурдағы генератордың эквивалентті кедергісі резонанс жиілігінде Rэо сыйымдылықтың, индуктивтліктің және кедергі шығыны тербелмелі контур үшін есептеледі. Өрістік транзистордың құйма-тиектің сипаттамасынан алынған ығысу кернеуі Езио, потенциометрдің ығысу көмегімен тиекте орындалады.

1.1.3 Тербелістің қозуы генераторда өзара индукциялық реттегіші М-нің көмегімен баяу, өзгерту  арқылы жүргізіледі. Тербелістердің пайда болуы осцилографта немесе вольтметрде тіркеледі.

1.1.4 Өзара индукциялы критикалық мәні Мкр және жұмыс нүктесіндегі тіктің Sр.т мәні алдын-ала реттеулер бойынша анықтайды және 1.1 кестеге енгізеді.

 

1.1 - кесте

Езио=                                                                                        Q=

Sp, мА/В

Мкр, мГн

F, кГц

mкр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алдымен тұрақты генерацияны орнықтырады, ол үшін М-ді Мнр біраз артық көлем орналастырады. Одан кейін ауытқу кернеуін генерацияланатын толықсуды амплитудалы максимал болғанда таңдайды.

Анықталған ауытқу кернеуі Езио көмегімен 1.2 - сурет сипаттама бойынша сәйкес өрістік (полевой) транзистордың жұмыс нүктесіндегі Sр.т. тіктік сипаттамаларын анықтайды. Сонымен өзара индукцияны М-ді баяу азайта отырып тербеліс амплитудасын азайтуға болады және өзара индуктивтілік Мкр табуға болады, генерация тоқтаған кезде.

1.1.5 Қозған тербелістің жиілігі Лиссажу фигурасы бойынша анықталады. Бастапқы жиіліктің мәні 30-50 кГц жиілігі арасында жатады. Аспаптардың қосымша қосылуы 1.3 - суретте үзік сызықпен (пунктирмен) көрсетілген. Сыртқы генератордың жиілігін өзгерте отырып осциллограф экранында эллипстің фигурасын аламыз.

1.1.6 Қозу параметірінің критикалық мәні тәжірибе бойынша есептеледі де 1.1 - кестеге енгізіледі

                                   .          

 

1.2 Стационарлы режим

 

1.2.1 Функционалдық сұлба есептеулер үшін 1.3 - суретте  көрсетілген.

1.2.2 Сипаттамадағы жұмыс нүктесі әрқашан орындалуы қисықта ауытқу кернеу Е34 таңдағанда:

а) режимде жұмсақ ауытқуы Е13ИО (қар. т. 1.4 және 1.1-кесте);

б) режимнің қатты ауытқып Е2 (жұмыс нүктесі құйма-тиектік сипатаманың төменгі қисығында);

в) автоматикалық ауытқу.

1.2.3 Стационар амплитуданың жұмсақ режимдері өзгеруін индукцияға тәуелділігі Uст1(М) өздік индукцияны М2-ні (тура және кері жүріс) үлкейтіп азайтқанда өлшенеді. Стационар амплитуданың мәні генератордың шығысында вольтметрмен өлшенеді, өздік индукция “М” регулятордың орналасуымен анықталады. Өлшеулер 1.2 - кестеге жазылады.

 

1.2 - кесте

Езио=            В,                  Sр,т=             мА/В,                    f =        кГц

М өскендегі мәндер

М, мГН

 

Uст, В

 

М төмендегендегі мәндер

М, мГн

 

Uст, В

 

 

1.2.4 Стационар амплитуданың қатты режимдегі Uст= φ2(М) өздік индукцияға тәуелділігінің ауытқу шамасының Е2 туралағанынан кейін өлшенеді. Ол үшін өздік индукция М=0,9 Ммакс үшін ауытқу кернеуін өте үлкенетіп, (3-5 В) генерация болмайтынын кепілдейтіндей орнату. Одан кейін ауытқу кернеуі автогенератордың қозуы болатын мәнге дейін азаяды.

Дұрыс таңдалған өздік индукция кернеуі ауытқу мәнінде тербелістің пайда болуы және жоғалуына сәйкес, бір-бірінен өзара ерекшелінеді. Басқа жағдайда Uзи  неше рет өзгерту қажет. Эксперименттің нәтижелерін 1.2 - кестеге сәйкес, 1.3 - кестеге енгізу қажет. Кернеудің секірісі болатын өздік индукцияның М мәні үшін, 1.3 - кестесіне Uст 2 мәнін бөлшек түрінде енгіземіз: бастапқы/ақырғы (бастапқы және секірістің соңғы мәні).

1.2.5 Стационар кернеудің автоматикалық ауытқуы өздік индукцияға тәуелділігі Uст3(М) ауытқуды ауыстырғанан кейін, алдыңғы 2 тармақта өлшенеді. Өлшеулер нәтижесі 1.2 және 1.3 - кестеге ұқсас, 1.4 - кестеге енгізіледі.

 

1.3 Тербелмелі сипаттамалар

 

1.3.1 Пропорционалды сұлбаны өзі зерттейтін генератордың сұлбасы мен үзілген кері байланыстың түйінін көрсетеді. Тізбектің үзілуін «Кері байланыс» қосқышымен ортаңғы орынға қою арқылы іске асырады.

1.3.2  Өлшеудің функционалдық сұлбасы 1.4 - суретте көрсетілген.

1.3.3  Зерттелетін сұлбаның тербелмелі контурын резонанс күйіне келтіру үшін, сыртқы генератордың жиілігін кіріс кернеуі Uвх= 0,1В-1В кезінде, өзгерту арқылы жүзеге асырады.

 

1.3.4 Жұмыс нүктесінің сипаттамасында орналасуы әрқашан қисықты өлшеу кезінде ауытқуды Ези таңдауда жүргізіледі:

а) Ези=Е1 жұмсақ режимде;

б) Ези=Е2 қатты режимде;

в) автоматты ауытқу.

1.Подпись: 1.4 – сурет. Тербеліс сипаттамасын алуға арналған функционалды сұлбасы3.5 Тербелмелі сипаттамалы жұмсақ  режимде І1= φ2(Uвх) тәуелділігін алады, бірақ Uвх 0 мен U=40 макс аралығындағы жұмсақ режимде өзгеру қажет. (т. 2.3 қара) І1 және Sср мәндері φ5 және  φ6 тәуелділігіне қатысты былай анықталады.

І1= Uвых/Rэо, Sср1/ Uвх.

Өлшеулер мен есептеулер мәні 1.5 - кестеге жазылады.

 

    1.5 - кесте

Езио=              В,                     f0 =        кГц,                      Rэо=                 кОм

Uвх, В

 

Uвых, В

 

I1, мA

 

Sсp, мА/В

 

 

1.3.6 Тербелмелі сипаттама қатты режимде жұмсақ режимдегі өлшенуді тек Uст макс мәні 1.3 - кестеде алынады. Мұнда негізінен, шығыс кернеуінің амплитудасының секірісі болғандағы нүктелер 1.3 - кестедегі Uст  мәніне сәйкес қолданылады. Өлшеулер нәтижелері 1.5 - кестеге сәйкес Uвых = φ7(Uвх) және есептеулер І1= φ8(Uвх) және Sср= φ9(Uвх) 1.6 - кестесінде жазылады.

1.3.7 Тербелмелі сипаттамалар автоматты ауытқу режимде алдыңғы қосқыш ауытқуды таңдағаннан кейін өлшенеді. Өлшеулер Uвых = φ10(Uвх) және есептеулер І1= φ11(Uвх) және Sср= φ12(Uвх) нәтижелері 1.5 - кестеге сәйкес, 1.7 - кестеге жазылады.

 

1.4 Өтпелі режим

 

Подпись: 1.5 - сурет. Өтпелі кезеңдерді танып білуге арналған функционалды сұлбасы1.4.1 Функционалды сұлба 1.5 - суретте көрсетілген. Генератор қосу режиміне ауысады, одан кейін үзгіш қосылады ол периодты (жиілікпен 300Гц) кері байланыс тізбегін тұйықтайды және үзеді.

1.4.2 Уақыттық диаграммалары оқытушының нұсқауымен үш режимнің кез-келген осциллографты қосқанда байқалады. Өздік индукция мәні уақытты диаграммада амплитуданың мәні 0-ден стационар күйге өскенге дейін реттелуі керек.  Уақыттың диаграммасы салынады. Өтпелі процестің ұзақтығы орнығу уақыты арқылы анықталады.

1.4.3 Фазалық портрет қосылғаннан кейін байқалады және салынады. 1.5 - суретте үзік сызығымен көрсетілген және вертикаль мен горизонталь бойынша ыңғайлы масштаб таңдалады (өшірілген осциллограф кезінде).

 

Есепте болуы керек:

а) генератордың принципиалды сұлбасы;

б) кесте және өздік қозу режиміндегі есептеулер;

в) кестелер және стационар режимі кезінде графиктер және тербелмелі сипаттамалар;

г) тәуелділік графиктері Scp/Uвх; φ6, φ9  (және  φ12) салынған, стационар амплитуданың 2-3 мәні анықталғаны бойынша, 2.2 және 2.4 тармақтарында алынған.

 

Бақылау сұрақтары:

- генератордың жалпылама сұлбасын көрсетіңіз;

- тұрақтылық критериінің формуласын жасаңыз;

- фазабайланысы және амплитуда шарты неден тұрады? Берілген тізбек бойынша түсіндіріңіз;

- қай тербелістер қозу процесінің пайда болуына әкеледі?

- күшейткіш элементінің сұлбадағы рөлі?

- кері баланыстың рөлі?

- сызықтық емес элементтің рөлі?

- таңдалмалы тізбектің қолданылуы қандай?

- жиілік пен тербеліс формасы неге тәуелді?

- квазисызықтың амалдық мәні неде?

- орта типтік дегеніміз не? Оның сипаттық-амплитудалық тәуелділігі қандай?

- жұмсақ режимді қалай аламыз?

- қатты режимді қалай аламыз?

- генерацияланатын амплитуда мен өздік индукция тәуелділігін көрсетіңіз.

- автоматтық ауытқудың жетістігі неде?

- үшнүктелік тербелмелі контурға қосылу кезіндегі автогенератордың сұлбасын салыңыз. Қоректену кернеуі мен ауытқу кернеуі берілген тізбектерді көрсетіңіз;

- баяу өзгеретін амплитудалардың амалы неде?

- фазалық жазықтың амалы неде?

 

 

 

 2 №2 Зертханалыќ ж±мыс

 

Сигналды күшейту және жиілікті көбейту

 

Ж±мыстыњ маќсаты

К‰шейткіштіњ ж±мысында к‰шейтуді сызыќты жєне сызыќты емес режимдерде зерттеу; жиілікті кµбейту ќ±былысын ‰йрену. Оптималді режимдерді алу.

Ж±мыс сұлбасы жєне µлшеуіш аппаратура

Ж±мыс ‰шін №1 макет ќолданылады, 2.1 - суретте сұлбасы кµрсетілген ол ќосымша µрістік транзистордаѓы т‰рлендіргішті  кµрсетеді. Ќ±йма тізбегіндегі ж‰ктеменіњ мєні (R резисторы немесе тербелмелі  LC-контурі) “RÚLC” ќосќышы арќылы ж‰зеге асады. Контурдыњ тањдалмалы ќасиеттерін µзгерту “Rш” тумбілері арќылы ж‰зеге асырылады, ол шунтталѓан резисторды (Rш=10 кОм) LC контурына параллель ќосу ‰шін арналады.

 

2.1 - сурет. № 2-ші ж±мыс ‰шін №1-ші макеттіњ принципиалді сұлбасы

2.2 – сурет. № 2-ші ж±мыстаѓы зерттеулердіњ функционалды сұлбасы

 

¤рістік транзистордыњ ќ±йма-тиектің сипаттамасы 1.2 - суретте кµрсетілген. Оптималді режимдерді есептеу жєне тањдау ‰шін сипаттаманыњ наќты варианты т‰зу бойында аппроксимациялану керек.

НАЗАР АУДАРЫЊЫЗ: Оқытушының н±сќауы бойынша наќты бµліктік-параболдық аппроксимация қолданады. Онда әдістемелік н±сќауда “сызыќты аймаќ” деген сµзді “параболдық аймаќ” деген сµзге, ал “сызыќты-бµлінгі” дегенді “бµлікті-параболдыќ” деген сµздерге ауыстыру ќажет.

¤рістік транзистордыњ тиегіне кернеуді беру №1 ж±мыста кµрсетілген тізбектер арќылы ж‰зеге асады. Сигналдыќ кіріс кµзі болып б±л жаѓдайда синусоидалдыќ тербелістіњ сыртќы генераторы тањдалады, ол 1 ±яшыќќа ќосылу керек; алѓашќы жиілік жєне кернеу мєндері: сєйкесінше 15 кГц жєне 0,3 В.

¤лшеуіш аспаптар ретінде вольтметр, осциллограф жєне спектр анализаторы ќолданылады, кіріс кернеуін баќылау ‰шін синусоидалды тербелістіњ генераторыныњ шыѓыс вольтметрі ќолданылады. Кірістегі процестерді баќылау ‰шін зерттелмелі функционалды сұлбада кµрсетілгендей аспаптыњ тізбегінің кірісі 1 немесе 4 ±яшыќќа, ал шыѓысында 5 ±яшыќќа ќосылады (2.2-сурет).

Б‰кіл ж±мыс тербелмелі контурды тањдалмалы ж‰ктеме ретінде униполярлы транзисторда жасалады (ќосќыш “R/LC”, “LC” жаѓдайына ќосу ‰шін). Біраќ тиектіњ тоѓыныњ осциллограммасы мен спектрограммасын баќылау ‰шін (наќтылыѓында-кернеуді, R резисторда б±л тоќќа пропорционалды пайда болатын), ќосќыш “R” жаѓдайѓа ауысады. Б±л макетте контурдыњ жиілік реттеуі fo т±раќты. Контурдыњ n-ші гармониканы беру ‰шін сигналдыњ кірісінде жиілік fo/n болуы керек.

 

‡й тапсырмасы:

а) конспекті мен берілген єдебиет бойынша сигналды к‰шейту жєне жиілікті кµбейтуді оќыњыз:

/1/, б.76-83, 86-92, /2/, б.63-71, /3/, б.290-296, /4/, б.275-278;

а) берілген тапсырманы вариантына сєйкес қ±йма-тиектік сипаттаманы аппроксимациялањыз. Ауытќу кернеуініњ мєнін екі режим ‰шін тањдањыз:

1) сызыќты аймаќтыќ ортасында;

2) бµлікті-сызыќты аймаќта 900-ќ ќиыќ б±рышында ж±мыс істеу ‰шін;

в) ауытќу кернеуініњ (Ези) кейбір мєндерін есептењіз жєне сєйкес амплитуда мєндерін (Um.вх.) оптималды режимде жиілікті n есе кµбейту ‰шін (n саны кестеде кµрсетілген, стенд кестесінде). Есептеулерді ж‰ргізу ‰шін есте саќтау керек, ќ±йма ток импульсіндегі максимал мєні кез-келген Ези жєне Um.вх. ж±п мєні ‰шін т±раќты болуы керек.

Есептеу н±сќасы ретінде 2.2 тармақта кµрсетілген әдістемелік н±сќауды ќолданыњыз;

г) есептік дайындыѓын жасањыз жєне оѓан есептеулердіњ мєнін енгізіњіз.

 

Зертханалық тапсырма:

- резонансты к‰шейткіштік сызыќты жєне сызыќты емес аймаѓындағы ж±мысты зерттењіз;

- жиілік кµбейткіштіњ ж±мысын зерттењіз, т±раќты максимал тоқ мєнініњ косинусоидалды тоқ импульсінің мєні ‰шін, оптималді режимді алыњыз.

 

Әдістемелік н±сќаулар

 

2.1            Резонанстық күшейту

2.1-суретте кµрсетілген макеттіњ принципиалды сұлбасы µрістік транзистордаѓы ќ±йма-тиегіндегі ж‰ктеме кедергісі бар к‰шейткішті кµрсетеді. “R/LC” ќосќышы “LC” жаѓдайына ќойылады. “Rш” ќосќышы “выключено” жаѓдайына ќосылуы ќажет.

 

2.2 Сызыќты к‰шейту режимі

2.2.1 Ж±мыс н‰ктесі ќ±йма-тиектің сипаттаманыњ сызыќтыќ аймаѓында тањдалып, т‰зу сызыќтық бµлік бойынша аппроксимацияланады.

Табылѓан ауытќу кернеуі Езио “СМЕЩЕНИЕ” потенциометрімен ќойылады жєне 2.1 - кестеге енгізіледі.

 

2.1-  кесте

Езио=1,5                      ВкГц,               f0 =                       кГц

Uвх, В

 

 Uвых, В

 

 

2.2.2 Резонансќа реттеу жиілікті ќайта ќою арќылы синусоидалды тербеліс генераторы арќылы жиілік диапазоны 15 кГц; Uвх=38 ж‰зеге асады. Резонанстыњ мєні вольтметр мєні бойынша фиксацияланады. Резонанс жиілігініњ наќты мєні f0 2.1 кестеге енгізіледі.

2.2.3 К‰шейткіштіњ амплитудалыќ сипаттамасы Uвых=j1(Uвх) сигналдыќ кернеуін 0 мен 2 В аумаѓында µзгерткенде µлшенеді. Бастапќы аймаќ наќты 0,05 В ќадамы арќылы µлшенеді. Нєтижелер 2.1 - кестеге енгізіледі.

2.2.4 Кіріс кернеудіњ уаќыттша диаграммалары жєне спектрі, шыѓыс кернеуініњ Uвых(t), тербелмелі контурдыњ екі ќ±ндылыќ мєнінде (Rш, ќосылады, µшірілді) жєне ќ±йма тоѓында ic(t) (ќосќыш “RÚLC” “R” жаѓдайында) байќалады жєне осциллографтан салынып алады, кіріс кернеудіњ Uвых=0,5 Uвх мах мєні єсер еткенде, м±нда Uвх мах – кернеудіњ ењ ‰лкен мєні, б±л мєнде амплитудалыќ сипаттамалық сызыќты болып саналады.

 

2.3 Сызыќты емес к‰шейту режимі

2.3.1 Ж±мыс н‰ктесі, ќиық б±рышы 900-ќа тењ болатындай етіп алынады. Ол ‰шін ќ±йма-тиектік сипаттама алынады, т‰зу сызыќта бµлік бойынша аппроксимацияланѓан, Ези0 кернеуініњ мєні орналасќан. Б±л мєн “ауытқу” потенциометрімен 2.1 - кестеге сєйкес орналасады жєне 2.2 - кестеге енгізіледі.

2.3.2 К‰шейткіштіњ амплитудалыќ сипаттамасы Uвых= j2(Uвх) сызыќты режимде кіріс сигналда 4 В µзгерткенге дейін алынады. Нєтижелер 2.2 - кестеге енгізіледі.

2.3.3 Уаќыттыќ жєне спектрлік диаграммалары, сызыќты режимге сєйкес баќыланады жєне салынып алынады. Uвх мах мєніне сєйкес j2 сипаттамасы бойынша аныќталѓан.

2.3.4 1.2.2 тармағындағы абсолютті ауытќу кернеуініњ  мєнін 1 В арттырып ќайталањыз. Амплитудалыќ сипаттаманы салу ‰шін Uвых = j3(Uвх) мєндерді 2.3 -кестеге енгізіњіз.

 

2.4 Жиілікті кµбейту

2.4.1 Макеттіњ принципиалды сұлбасы мен ќосќыштардыњ резонансты к‰шейтудегі (т.1) жаѓдайы.

2.4.2 Кернеудіњ бастапќы есептеуі, эксперименталді амплитудалыќ сипаттаманы жиілік кµбейтуін алу ‰шін, максималды импульс тоѓындаѓы мєні ic max=const шарты орындалуы ќажет. Есептеулер мєні 2.4 - кестеніњ алѓашќы тµрт жолына енгізілерді.

 

2.4 - кесте

  n=              ,                f0=            кГц,             fвх =f0 /n           кГц,

Um вх, В

 

Ези, В

 

Uвх, В

 

Uвых, В

 

IcnмА

 

 

Кµбейту мєні n=2.  n екінші мєні кестеден алынады. Алдыњѓы тармақтарға сєйкес, стендке қатысты тербелмелі  контурдыњ резонансты жиілігі f0. Сєйкес кіріс кернеу Uвх мєні £0,5 В ќадамымен 0 мен 3 В аралыѓында алынады. Б±л жаѓдайда ауытќу кернеуі

Ези = - U m вх+ U max,

формуласы бойынша есептеледі, м±нда вольтметрдіњ кµрсетулермен байланысты белгілі ќатынас бойынша, U m вх - кіріс сигналдыњ амплитудасы.

Uвх= U m вх/,

U mах – максималды кіріс кернеу.

U max=- 0,1 N,

м±нда N – зертханалық стендтіњ нөмірі топ орындап жатќан ж±мысќа сєйкес.

        2.4.3 Жиілікті кµбейту режимі кіріс тербелістіњ n-ші гармоникасы резонансќа реттеу арќылы ж‰зеге асады. Реттеу µте ‰лкен кернеу мєндерін бергенде 2.4 – кесте бойынша ж‰реді. Генератордыњ тербелісін есептеулі fвх мєнінен алады. Резонанстың пайда болуы контурѓа ќосылѓан вольтметрмен осциллограф арќылы фиксацияланады. Fвх реттеу тербелмелі контурдыњ б‰кіл µлшеуіштерін жүктемеде ж‰ргізу ќажет.

        2.4.4 Кµбейткіштіњ амплитудалыќ сипаттамасы lcn= j4(Uвх) есептеледі, эксперименталді мєндері бойынша, олар тізбектей µлшенген кернеу 2.4 -кестеде дайындалѓаннан алынады

lcn= Uвых/Rэ0,

м±нда Rэ0 – резонансты жиіліктегі контурдыњ эквивалентті кедергісі. Оның мєні стендке қатысты кестеде кµрсетілген.

        2.4.5 Ќ±йма тоѓыныњ уаќыттыќ диаграммалары жєне спектрі, шыѓыс кернеуін баќылайды жєне Ези0 жєне Uвх кернеуініњ ‰ш: кестеде салынѓан, минималді нµлдік емес, наќты жаќын оптималді, максимал мєндерінен алынады.

Контурдыњ тербелмелі сипаттамаларын кµбейту процесіндегі єсерін зерттеу ‰шін контурдыњ ќ±ндылыѓыныњ 2 мєні алынады: жоѓарѓы (Rш µшірілген) жєне тµменгі (Rш ќосылѓан). 2.5 - кесте уаќыттыќ диаграммалары  мен спектрініњ µлшемдерін ќолдануѓа ыњѓайлы болуы ‰шін, ±сынылѓан ретін береді. Сурет бойынша ic(t) жуыќталѓан ќиыќ б±рышын ¤ табады.

 

2.5 - кесте

Ези0, В

Uвх, В

 

 

 

Уаќыттыќ сурет ic(t)

 

 

 

¤, градус

 

 

 

Спектр ic

 

 

 

Спектр Uвых Rш сєйкес

ќосылѓан

 

 

 

µшірілген

 

 

 

 

Есепте болуы керек: кестелер:

 

        - зерттелетін ќ±рылѓылардыњ принципиалды сұлбасы;

        - бастапќы жєне аппроксимацияланѓан ќ±йма-тиектік сипаттамасыныњ µрістік транзистор ‰шін, сєйкес вариантќа арналѓан;

        - бастапќы, есептеулі жєне эксперименталді мєндері ‰шін кестелер;

        - амплитудалыќ сипаттаманыњ графиктері j1-j4, жєне зерттелген процестердіњ осциллограммалары жєне спектрі;

        - ж±мыс бойынша ќорытынды шыѓару.

 

Баќылау с±раќтары:

        - өрістік транзистордыњ сызыќты к‰шейткіш сұлбасындаѓы рөлі ќандай?

        - неге сызыќты к‰шейткіште ж‰ктеме ретінде резистор жєне тербелмелі контур алынады?

        - сызыќты к‰шейткіштіњ сызыќты элементініњ сипаттамасында ж±мыс н‰ктесі ќалай алынады?

        - сызыќты емес к‰шейткіштіњ артыќшылыѓы ќандай?

        - тањдалмалы ж‰ктеменіњ, сызыќты емес к‰шейткіштегі рөлі ќандай?

        - сызыќты емес к‰шейткіштіњ сызыќты элементініњ сипаттамасындағы ж±мыс н‰ктесі ќалай алынады?

        - к‰шейткіш жєне жиілікті кµбейткіш сұлбаларын салыњыз;

        - қандай маќсатпен к‰шейткіштер ќолданылады?

        - қандай маќсатпен жиілік кµбейткіштер ќолданылады?

        - к‰шейткіштіњ оптималді ж±мыс режимін ќалай тањдайды?

        - жиілік кµбейткіштіњ оптималді ж±мыс режимін ќалай тањдайды?

        - сызыќты емес элементтіњ жиілікті кµбейту сұлбасындағы рөлі ќандай?

        - тањдалмалы ж‰ктеменіњ жиілікті кµбейту сұлбасындағы рөлі ќандай?

        - моногармоникалыќ єсердегі сызыќты емес элемент. Ауытќуды µзгерткенде ќалай єсер етуші кернеудіњ амплитудасын µзгертуі (кері жєне керісінше), тоќтыњ максималды мєні тоқ импульсында µзгеріссіз ќалѓан? Б±л жаѓдайда тоқ импульсініњ формасы мен ±заќтыѓы ќалай µзгереді?

        - к‰шейткіштіњ амплитудалыќ сипаттамасы дегеніміз не?

        - жиілікті кµбейтудіњ амплитудалыќ сипаттамасын ќалай аламыз?

        - сызыќты емес элементтіњ к‰шейткішініњ, жиілік кµбейткішініњ ж‰ктемесіне ќойылатын шарттары ќандай?

        - қ±йма тоѓыныњ импульсініњ осциллограммасын контур бойынша аѓатынын, ќалай алуѓа болады?

 

3 №3 Зертханалыќ ж±мыс

 

Сыртқы әсері бар автотербеліс LC-тізбегі

 

Жұмыстың мақсаты

Гармоникалық ЭҚК әсер ететін автотербеліс тізбегінің негізгі қасиеттерімен танысу. Регенерация синхронизация және жиілік бөлу құбылыстарын оқып үйрену.

 

Жұмыстың сұлбасы және өлшеу аспаптары

LC-генераторды оқып үйренетін макет №2 сұлбасы қолданылады. Ұяшық (гнездо) 2 көмегімен (3.1 - суретте) сұлбаға сыртқы сигнал кіргізіледі. Өлшем алу үшін синусоидалды тербеліс генератор, осциллограф пен вольтметр қолданылады.

 

Үй тапсырмасы:

а) тақырыптың негізгі сұрақтарын дәріс конспекті мен әдебиеттер бойынша оқып келу: III, с. 309-319, 325-329, 121, с. 248-253, 257-267, 269-274, 131, с. 350-357;

б) есепті жартылай дайындау.

 

Зертханалық тапсырма:

- регенерациялау күшейтуінің құбылысын оқыңыз. Регенерация коэффициенттің өзара индуктивтілігімен амплитуда сигналының шамалары тәуелділігін түсіріп алыңыз. Регенеративті контурдың резонанстық қисығын түсіріп алыңыз, оларды регенерация болмау кездегі резонанс қисықтарымен салыстырыңыз;

 

- қоздырылған режимінде синхронизация мен жиілік бөлу құбылыстарын бақылаңыз. Синхронизациямен жиілік болуының өлшеу аймақтары амплитуда сигналынан қалай өзгеретінін зерттеңіз.

 

Әдістемелік нұсқау

Подпись: 3.1 - сурет. Өлшеудің функционалдық сұлбасы

3.1            Жұмысқа дайындық

 

3.1.1 Өлшеудің функционалдық сұлбасы 3.1 - суретте көрсетілген, сұлбаның қозған режимін қарастырғанда Лиссажу фигураларының көмегімен жиілікті өлшеу қажет, онда үзік сызықтармен қосылуы көрсетілген.

3.1.2 Жұмыс нүктесі өрістік транзистордың сызықтық аймағының құйма-тиектің сипаттамасының ортасына орналастырылады. Қажетті ығысу кернеуі нақты сипаттамасымен  анықталады. (1.2 - суретті қара).

3.1.3 Өзара әсерлі индуктивтіліктің критикалық мәні қосылған өлшегіш аспаптарда орналасады, сондықтан сыртқы сигналдың кернеуі генератордағы шығыс реттегіші көмегімен 0-ге теңестірілуі керек.

Ең алдымен тұрақты генерациялауға жету үшін Мкр қарағанда М бірнеше үлкен мөлшерде қойылады. Генерацияланатын тербеліс амплитудасы max болуы үшін, ығысу шамасын таңдаймыз. Анықталған Eзио табылған мәнін 3.1 - кестесіне енгіземіз. М тербеліс амплитудасын ақырын азайтып Мкр табамыз, ол берілгендер 3.1 - кестеге жазылады.

 

3.2 Қозбаған режим, регенераторлық күшейту

3.2.1 Генератордың шығыс вольтметріне кіріс кернеуі Uвх = 1мВ беру арқылы орындалады. Өзара әсерлі индуктивтіктің мөлшері критикалық мәнінің теңсіздігіне жақын орналасады.

Генератордың жиілігі 30-дан 50 кГц-ке дейін өзгергенде резонансқа келтіріледі және f0 мөлшері анықталады. Берілген шартта резонанстық қисық өте үшкір болып шығады.

Вольтметрдің өлшеу шексіздігін қосу кезінде жиіліктің реттегішін (подстройкасын) шығару керек. Резонанстық жиіліктің мәндерін 3.1 - кестеге енгіземіз.

Ең жоғарғы жақын мән өздігінен қозуға қауіп төндіреді. Генерацияның жоқтығына көз жеткізу үшін, реттеудің көмегімен сыртқы генератордың шығысында кернеуді 0-ге келтіреміз. Генерация жоқ кезде шығыста да кернеу 0-ге тең. Егер де генерация пайда болса, онда кері байланыстың шамасын азайту қажет.

Ескерту: генерацияның жоқтығына сенімділік туғаннан кейін М және Uвых шамалары 3.1 - кестеге енгізіледі. Осы кестеге регенерациясыз шығыс кернеуді Uвых жазамыз және “кері байланыс” деген айырып қосқыш “ОТКЛ” деген жағдайда қосылады.

3.2.2 Регенерация коэффициенті мен өзара әсер индуктивтілігінің бір-біріне тәуелділігі  сол шарттарда р үлкен шама болғанда шешіледі. Ол үшін кері байланыс тізбегі қайта тұйықталады, ал М максимал шамадан 0-ге кейін төмендейді. Сәйкес шамалар 3.1 - кестеге енгізіледі.

 оқытушының бергені бойынша  шамасының анықталғанына дұрыс көңіл бөлу керек.

Ол 2.4 тармағының орындалуына қажет.

 

3.1- кесте

Ези0 =

F0 =

В,                  Мкр =                           мГ,      Uвх  =  1  мВ

кГц,              регенерациясыз Uвых =                          В

М,                   мГ

 

Uвых,         В

 

 

3.2.3 Регенеративтік сұлбаның амплитудалық сипаттамасы  3.1 - кестеде табылған өзара әсер индуктивтілігінің М<Мкр арқылы түсіріледі.

Сол үшін кіріс кернеу Uвх сыртқы генератордың 1 мВ-тен 1 В-ке дейін декадалық айырып қосқышпен өзгереді. Табылған мәліметтер 3.2 - кестеге жазылады. Онда  есептеліп, тәуелділік тұрғызылады.

           

3.2 - кесте

М=

мГ,                  регенерациясыз Uвых =                       В

Uвх,         мВ

 

Uвых,          В

 

 

3.2.4 Жиілік сипаттамасын өткізу жолағымен келесі шарттар бойынша салыстырылады:

а) М=0,      Uвх=1мВ;

б) М=М¢,   Uвх=1мВ;

в) М=М¢,   Uвх=1В.

“Кері байланыс” айырып қосқышы арқылы M=0 шамасы оң кері байланыс тізбегінің өшірілуімен қамтамасыз етеді 2.2 т. табылған М¢ шамасы белгі ретінде алынады. Алынған мәліметтер 3.3 - кестеге жазылады. f1 және f2 - өткізу жолағының шекаралық жиілігі.

 

3.3 - кесте

f0=          кГц

Uвх=1мВ                 

Uвх=1В

 

М=0

           М=М¢=          мГ

f2- f1,        кГц

 

 

 

3.3 Қоздырылған режим, синхронизация

 

3.3.1 Жиілікті ұстау  қоздырылған режимге сұлбаны аударғанда байқалады, М=Мmax>Mкp.Осциллографтың экран бетінде Лиссажу пішіні сұлбаның кірісінде және шығысында сәйкесті жиіліктерді айқындау арқылы сыртқы жиілікті генераторы таңдалады.

f0=                             кГц,      Ммакс=                     Мг,              n =                                                      

Uкір,                         В

 

fж,                        кГц

 

fт,                         кГц

 

3.3.2 Шектеу аймағын ұстау сыртқы генератордың жоғарғы (fж) және төменгі (fт) резонанстық жиілігінен (f0) генерацияның үзілумен  және «соғылу» басталу кезінен анықталады. Шектеу аймағын ұстау мәліметтері                            және  әр түрлі Uкір сигналдардың деңгейі 3.4 - кестеге жазылады, сонымен  бірге жиіліктің өзгеруі  n, Лиссажу фигурасының суреті салынады.

 

     

 3.3.3 Жиіліктің бөлінуі  жиілік ұстау шартында бақыланады. Сыртқы генераторды қайта құру кезінде жаңа жиілікке fж=nf0, осы жерде n – жиіліктің бөлінуі, оқытушымен 2 – 5 аралықта беріледі.

3.3.4 Шектеу аймағының бөлінуі 3.2 т. белгіленеді                         және     туралы мәліметтер 3.5 - кестеге жазылады. Лиссажу фигурасының суреті салынады.

 

Есептің қортындысы:

- регенератордың принципиалдық сұлбасы;

- өлшеудің қортындылары мен графиктері болуы керек;

- Лиссажу фигурасының осциллограмалары;

- жұмыс туралы қортынды.

 

Бақылау сұрақтары:

 

- сұлба пайда болғанда автотербеліс режимінің қандай шарты орындалуы керек, генератордың эквиваленттік сұлбасын салыңыз;

- қандай жағдайда оң кері байланысы бар тізбек потенциалды-автотербелісті болады?

- регенератордың сұлбасын және регенерирленген тербелісті контурының эквивалентті сұлбаны салыңыз;

- регенератор сұлбасы LC-генератор сұлбаның айырмашылығы неде?

- активті кедергі және регенерирленген контурдың тиімділігі үшін өрнегін жазыңыз;

- регенерация коэффициенті дегеніміз не?

- “Әлсіз” сигнал деп нені түсінуге болады?

- регенерация коэффициенті өзара индукция коэффициентіне қалай тәуелді (m қозу параметріне байланысты)?

- регенерация коэффициенті кіру сигналының амплитудасына қалай тәуелді?

- бір графикте әдеттегі контурдың және М Мкр-ге жақын жағдайдағы регенерирленген контурдың резонанстық қисықтарын салып, бұл қисықтардың сәйкес болмайтынын түсіндіру керек;

- әлсіз сигнал кезіндегі әдеттегі контурмен салыстырғанда М Мкр-ге жақын кездегі регенерирленген контурдың өткізу жолағының ені қалай және неше есе өзгереді?

- Мкр-ге жақын және күшті сигнал жағдайдағы регенерирленген контурдың резонанстық қисығын салып, оның өтуін түсіндіру;

- жиіліктің ұсталу құбылысы неде және қалай түсіндіріледі?

- ұсталу жолағының ені тербелістерінің амплитудасына қалай тәуелді болады.

- жиіліктің регенеративті бөлінуі неде және қалай түсіндіріледі?

- бөлу аймағының ені кіріс сигнал амплитудасына қалай тәуелді?

 

4 №4 Зертханалыќ ж±мыс

 

         RC генераторы

 

         Жұмыс мақсаты

         RC генераторының сұлбасын зерттеу. Зерттеу кезіндегі өзіндегі ырықты тәжірибелік дағды алу, RC генераторындағы стационарлы және өткелі кезіңі RC генераторында.

 

         Өлшеу аппараты және сұлба жұмысы

         Жұмыс кезіндегі №3 макет қолданады, оның приницпиалды сұлбасы 4.1 – суретте көрсетілген. Зерттейтін RC генераторы фазабайланысты тізбек (ФБТ) ретінде екі каскадты оң таңбалы кері байланыс (ИКБ) тізбегіндегі күшейткіш және кері байланысы бар қисық сызықты инерциялық тізбек. Күшейткіш екі өрісті транзистордан құралған, бірінші каскадтағы күшейткіш коэффициенті “күшейткіш” атты потенциометрмен реттеледі.

         Үшпозициялық тумбілердің сол жағында орналасқан макет мына тізбектерді зерттейді:

         а) фазабайланысты тізбекті генератор – 1 жағдай;

         б) фазабайланысты тізбек және бөлек екі каскадты апмерлік күшейткіш – 2 жағдай;

         в) екі каскадты күшейткіш, мұнда шығысы ФБТ-сыз кірісінен қосылған – 3 жағдай.

         Фазабайланысты тізбектегі параметрлер өзгерісі, сондай-ақ жиілікті өндіру толқындарын орындау негізінен “жиілік” атты екі потенциометр көмегімен орындалады. Үзгішті негізінен периодты кері байланыстың қосылуының ауысуы процесінің уақыт аралығында байқауға болады. Үзілуді қосу үшін (тек 3  - жағдай орындалғанда) аранайы тумбілер жұмыс істейді.

 

4.1 – сурет. №3 макеттің құрылымдық сұлбасы

         Өзге тумбілер ИКБ-ті қосуға мүмкіндік береді.

         1 және 2 ұяшық өлшеу құрылғыларының фазабайланысты тізбектің кірісі мен шығысын қосуға, ал 3 және 4 ұяшық зерттеліп жатқан генератордың кірісі мен шығысына арналған.

         Өлшеу негізінен ішкі синусоидалды тербеліс генераторы, осциллограф және вольтметр арқылы іске асады.

 

         Үй жұмысы:

         - арнайы тақырып сұрақтары жазылған дәріс бойынша және әдебиеттер бойынша оқып білу қажет: ([1], c. 223-245, 262-271, [2], c. 177-191, 193-198, [3], c. 359-364);

         - жиілік тербелісін есептеу, екі шетіндегі потенциометрдің фазабайланысты тізбекте генерацияланады. Есептеуге қажет параметрлер кестеде беріліп, №3 макетке қосылған.

         Шетінде орналасқан “жиілік” атты потенцилметрді есептей отырып, фаза-амплитуда-жиілік сипаттамаларын фазабайланыстық тізбекте тұрғызу;

         - өлшеген мәндерімізді кестеге сәйкес еңгізу керек.

 

         Зертханалық тапсырма:

         - өздігінен қозу режимін зерттеу және жіптің (петлевого) күшею мәнінен экспериментте табылған, “амплитуда талабын” тексеру;

         - стационарлы режимдегі фазабайланысты тізбегінің параметрлерінің синусоидалды тербелісінің жиілік генерациялану әсерін зерттеу. Тербелу формасын күшейту коэффициенттерінің тәуелділігін түзу сызықты емес ИКБ кезіндегіден бақылау;

         - релаксациялық тербелісін алу, күшейткіштің жиілікке беделдігін зерттеу;

         - ауыспалы режимдегі тербелісті және фазалық портретті зерттеу;

- RC генераторының функционалды тізбегін оқытушының белгілеуімен зерттеу.

 

Әдістемелік нұсқаулар

 

4.1 Өздігінен қозу

4.4.1 4.2 – суретте өздігінен қозу мен стационарлық режимді зерттеудің функционалдық сұлбасы көрсетілген. Мұнда берілген теріс кері байланыс пен айырғыш тізбегі өшірілген.

4.4.2 Фазабаланстық тізбектің қосылып тұрған кезінде “күшейту” потенциометрмен күшейтуді баяу үлкейту арқылы генератордың қозуы пайда болады (үшпозициялау тумбілер – 3 жағдайы). Потенциометрдің “Жиілік” жағдайы кез–келген параграфта осциллографтың бетіндегі тербелістер синусоидалды түрінде және олар тұрақты болуы үшін потенциометрдің “күшейту” жағдайы критикалық нүктеден сәл алшақ алынады. Осыдан кейін генерирленген тербелістердің өлшемі Uг 4.1 – кестегі өлшемі жазылады.

4.2 – сурет. Өздігінен қозу мен стационарлық режимді зерттеудің функционалдық сұлбасы

 

4.1 - кесте

      Uг =                     В,                     fг =                            кГц

Uвх ус

К

f0 фбц

Uвх ФБЦ

b

bК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         4.4.3 Қозу тербелістерінің жиілігі fг Лиссажу фигуралары арқылы анықталып, 4.1 – кестеге жазылады. Оның мәні шамамен 1-5 кГц арасында жатады.

         4.4.4 Күшейту коэффициенті К оң кері байланыстың өшірілуі кезінде (үшпозициялық тумбілер 2 жағдайы) потенциометрдің әртүрлі жағдайларындағы fг жиілігінде анықталады. Кернеуі Uг-ға тең кернеуді алу үшін, күшейткіштің кірісіне кернеуі Uвх ус тең кернеу шамасы беріледі. Табылған Uвх ус және K=Uu / Uвх ус мәндері 4.1 –кестеге жазылады.

         4.4.5 Фазабаланстық тізбектің нөлдік фазаның жылжуының жиілігі          f0 фбц Лиссажу фигуралары арқылы анықталады. Ол үшін сыртқы генератор тізбегінің кірісіне (1 ұяға), ал өлшеу құрылғылары тізбектің шығысына (2 ұяға) қосылады. Жиіліктің табылған мәндері 4.1 – кестеге жазылады. Фазабаланстық тізбектің кіріс және шығыстың және осциллографтың екі кірісінде де фаза тербелісінің сәйкестігін экранда пайда болған эллипстің тігін оң бойынша көреміз.

         4.4.6 f0 фбт жиілігінің фазалық жылжуы арқылы тізбектің оң кері байланысының b коэффициентін анықтаймыз. Кернеудің шығысында Uвх ус алу үшін, фазабаланстық тізбегінің кірісіне кернеу Uвх ус береміз. Беріліс коэффициентін мына формула арқылы есептейміз В=Uкір ус /Uкір ФБТ. Өлшемді 4.1 – кестеге енгіземіз.

 

         4.2 Стационарлық режим

         4.2.1 Фазабаланстық тізбекті қосқанда тербелмелі синусоидалдық формада ең үлкен амплитуданы зерттелген генератордың шығысында аламыз. Сыртқы генератор теріс кері байланыс тізбегі және үзгіш қосылып тұруы қажет. Тербеліс формасын бақылай отырып “күшейткіш” реттеуіш амплитуданы жайлап үлкейтеміз. Бұрмалау пайда болған кезде амплитуданың үлкейтілуі тоқтатылады. Содан уақыттық диаграмманы салып және шығыстағы кернеудің мәндерін жазамыз.

         4.2.2 Күшейткіш реттеуішті шеткі оң жағдайына орнатып, тербелмелі синусоидалды емес форманы сол шарттарда аламыз. Уақыттық диаграмманы 2.1 т. алынған диаграмманың астына масштабын сақтап орналастырады; кернеудің шамасын жазып алу керек.

         4.2.3 Сызықты емес инерциондық теріс кері байланыстың тізбегін қосқанда, синусоидалдық формалы тербелісті аламыз. Сұлба инерционды болғандықтан, НОС-ты қосқан кезде тербеліс бірден пайда болмайтынын ескерту қажет. Масштабты сақтай отырып уақыттық диаграмманы алғашқы 2-ң астына орналастырып, кернеудің шамасын және периодын жазып аламыз. Периодты табу үшін осфиллографтың айырып – қосқышының жаймалауын қолданылуымыз қажет.      

         4.2.4 Қосарланған потенциометрдің Т1 және Т2 периодын өлшеп, фазабаланстық тізбегінің параметріне байланысты тербелмелі синусоиданың жиілігі бақыланады. Егер осциллографта жаймалаудың ұзақтығы болмаса, онда периодты емес тербелістің жиілігін Лиссажу фигурасы арқылы өлшейміз. Тапқан өлшемді 4.2 – кестеге жазамыз.

 

4.2 - кесте

Т1

f1

fp1

Т2

f2

fp2

мс

кГц

кГц

мс

кГц

кГц

 Бұл кестеге есептелген fp1 және fp2 жиілік мәндерін енгізеді. Есептеуге керек параметрлер кестеде көрсетілген. Қортындысында генерациялық жиілік тербелісі амплитудаға тәуелдемесі тексеріледі.

4.2.5 Сұлбаның кірісін кіріске қосып, релаксациялық тербелісті алып суретін салып алады. Ол үшін үшпозициялық тумбілер 1 деген шамада орнатылуы керек.

4.2.6 Релаксациялық тербеліс жилігінің оның қарқындылықтан тәуелділігін генерациялық кернеуді әртүрлі өлшемде период тербелістерін өлшей отырып алады. fp*к=j1(U) кернеуді күшейту потенциометрімен өзгерте отырып, периодын осцилограмма арқылы өлшеп берілгендерін 4.3 - кестеге енгізеді.

 

4.3 - кесте

U, B

 

 T, мс

 

 fp*к, кГц

 

 

4.3 Өтпелі режим

4.3.1 Сұлбаның функционалдық өлшемі 4.3 - кестеде көрсетілген. Генератор стационарлық режимге көшіріліп, бөлгіш қосылады.

4.3.2 Уақыт диаграммаларын бақылап отырып, осциллограф разверткасының қосылып тұрған кезінде суретін салып алу керек, нөлдік амплитудасын стационарлық тербеліске дейінгі экрандағы анық суретін алу үшін жылдамдық реттелуішпен келтіреді.

 

 

 

4.3 – сурет. Өтпелі процестерінің сәулеленуінің функционалдық

сұлбасы және фазалық портреті

4.4 – сурет. Фазабаланстық тізбектің сипаттамасын өлшеудегі функционалдық сұлбасы

 

4.3.3 Жаймалау осциллографын қосып Х, У остері бойынша күшейтуді таңдап, фазалық портретін бақылап, суретін салады.

3.4  3.2 және 3.3 тармақтарын қайталап, 2.2, 2.3 және 2.5 берілгендерді алдын-ала мұалімнің нұсқауы бойынша қондырыларды орындау.

4.4   Генератордың функционалдық байланыстары

4.4.1  Фазабаланстық тізбектің амплитуда жиліктік  сипатамасы к=2(f) ішкі генераторды кіріс 1 ұяшыққа және вольтметрді шығыс 2 ұяшыққа қосу арқылы аламыз (4.4 - сурет).  Жилігін декадалық ауыстырғышпен өзгертеді      f0 фбц  мәнін алынып, бұл мән фазабаланстық тізбектегі екіленген потенциометрге сәйкес таңдалынады. Эксперименталді берілген есептеудің нәтижелерін  4.4  - кестесіне енгіземіз.

                                                                                                                    

4.4 - кесте

f0 фбц=

кГц,                         Uвх =                       В

f, кГц

 

В

 

К

 

 

Подпись: 4.5 – сурет. Күшейткіштің амплитудалық сипаттамасын алудағы сұлбасы4.4.2 Өшірілген және қосылған тізбектегі теріс кері байланыста амплитудалық күшейткіш сипатаммасын алып салыстырады: Uвых = 3(Uвх), Uвых иос = 3(Uвх). Ол үшін генераторды 3 ұяшыққа, ал осциллографпен вольтметрді  4-ші ұяшықа ауыстырады, НОС тумбілерін ауыстыра отырып (4.5-сурет). Екі сипаттаманы бір уақытта алады. Берілгендерін 4.5 - кестеге енгізеді; кернеулерін белгілейді, осыдан сызықты емес бұрмалау тербеліс формалары көрнекті болады, сондай-ақ осы кернеу арқылы екі сипаттама айырылыса бастайды.

 

4.5 - кесте

Uкір, В

 

Uшығ, В

 

Uшығ иос, В

 

 

         4.4.3 Егер, потенциометрдің күшейту жағдайының өзгеруіне байланысты НОС тізбегі қосылса, онда осциллограф бетінде орнатылған бейненің кешігуі кері қайта байланысы инерциялық жүйесі қолданады. Бақылау нәтижелерін есепке енгізеді.

 

Есеп мыналардан тұруы керек:

а) RC генераторының принципиалдық сұлбасы;

б) эксперементалді берілгендері мен есептеулері бар кесте;

в) алынған және есептелінген тәуелділіктегі графиктер;

г) қортындысы.

                                       

Бақылау сұрақтары:

- RC генераторының фазабаланстық  тізбегіндегі сұлбасын салу?

- фазабаланстық тізбектің тағайындалуын түсіндіру?

- фазабаланстық тізбектің амплитудалық және фаза жиліктік сипаттамасын келтіру?

- өздігінен қозу шартын жазу?

- генерациялық тербеліс жилігін жазу?

- екі каскадты RC генератордың сұлбасын салу?

- шам және транзистордың үшзвендік тізбектік кері байланыспен бір каскадты сұлбаны бейнелеу;

- RC генератордың үш звендік белгілеулерін түсіндіру;

- генерациялық тербеліс жиілігін жазу;

- неге RC генераторындағы инерциалды сызықты емес кері байланысының тербеліс пішіні RC генераторына қарағанда нашар?

- инерциялық кері байланыс принципін түсіндіріңіз;

- RC генераторының кемшіліктері мен артықшылықтарын түсіндіріңіз;

- генератордағы өсу тербелісінің суретін салу;

- генератордың синусоидалдық және релаксациялық тербелісінің фазалық портретін салу.

 

Әдебиеттер тізімі

 

         1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 2001.

         2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. - М.: Радио и связь, 1986.

3. Баскаков С.И. Лекции по теории цепей. – М.: МЭИ, РОСВУЗ-НАУКА, 1991.

4. Кушнир В.Ф., Ферсман Б.А. Теория нелинейных электрических цепей. – М.: Связь, 1974.

5. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей. - М.: Связь, 1972.

 

Мазмұны

 

Кіріспе...................................................................................................………....

1 №1 Зертханалық жұмыс...................................................................................

2 №2 Зертханалық жұмыс...................................................................................

3 №3 Зертханалық жұмыс...................................................................................

4 №4 Зертханалық жұмыс...................................................................................

Әдебиеттер тізімі.................................................................................................

3

5

12

17

21

27

 

 

 

 

 

 

                                                          2004 ж. жинақтық жоспары, реті 77 

 

 

 

 

 

 

Алтай Зуфарович Айтмагамбетов

Байжомарт Бекмухамбетов

 

 

 

 

 

РаДиотехникалық тізбектер

Зертханалық жұмыстарды орындауға арналған

әдістемелік нұсқаулар

(380000 – Радиоэлектроника және телекоммуникация мамандықтарының барлық оқыту түрлерінің студенттері үшін)

 

 

 

 

 

 

 

Редакторы         Ж.А.Байбураева       

Стандарттау жөніндегі маман Н.М.Голева

 

 

 

 

 

 

Басуға қол қойылды __ . __ . 2004ж.                     Пішімі 60х84 1/16.

Таралымы __50__ дана.                                          №1 типография қағазы

Көлемі 2,0 оқу-басп. т.                                             Тапсырыс____ .

Бағасы __56__ тг.

 

 

 

 

 

 

Алматы энергетика және байланыс институтының

көшірмелі-көбейткіш бюросы,

480013, Алматы, Байтұрсынұлы көшесі, 126.