Автогенераторды зерттеу

Аңдатпа

Радиоэлектроника пәнінен «Автогенераторды зерттеу» тақырыбындағы зертханалық жұмысының «Elektronics Workbench» қолданбалы компьютерлік бағдарламасы көмегімен моделденуі пәннің теориялық және практикалық сапасын арттырады.

Модельдеу - кейбір нысандар мен құбылыстарды, физикалық табиғаты дәл сондай олардың модельдерімен алмастыра отырып зерттеу. Модельдеудің негізіне зерттелетін құбылыстардағы заңдылықты анықтау үшін немесе теориялық жолмен табылған тұжырымдаманың дұрыстығын және оның қолданылу аясын тексеру үшін жүргізілетін эксперимент алынады. Физикалық модельдеу ұқсастық теориясы мен өлшемділік талдауына негізделген. Нақты зат пен оның моделінің арасындағы геометриялық ұқсастық және физикалық ұқсастық физикалық модельдеудің басты шарты болып табылады. Физикалықмодельдеу әртүрлі механикалық, жылу және электрдинамикалық құбылыстарды зерттеуде, ғылыми- зерттеу жұмыстары мен техниканың көптеген салаларында сондай-ақ әртүрлі саладағы тәжірибелік маңызы бар күрделі есептерді шешу кезінде кеңінен қолданылады.

Осыған орай ұсынылып отырған Electronics Workbench (Электронды лаборатория) бағдарламасын қолданып физикалық зертханалық жұмыстарды модельдеу білім алушылардың өзіндік жұмыстарын істеуде белсенділік танытуда,

зерттеу және аналитикалық жұмыстарды жүргізуде, білімді практикада бекітуде маңызы зор.

Electronics Workbench бағдарламасы және оны қолданылуы жөнінде [1] әдебиеттен таныса аласыздар. Бағдарламада сыртқы турі мен басқару элементтері өнеркәсіптік үлгілерге өте жақын (аналогты) виртуалды өлшеуіш құрылғылар қолданылады. Төменде «Автогенераторды зерттеу» зертханалық жұмысын Electronics Workbench бағдарламасы арқылы моделдеу мысалы келтіріледі.

Жұмыстың мақсаты: Автогенератордың жұмыс істеу принципін зерттеу және сұлбасын тұрғызу.

Зерттеу тапсырмалары:

1. Сыйымдылықтық үшнүкте сұлбасына негізделіп құрылған автогенератордың моделін құру.

2. Вин көпірлі операциялық күшейткішке негізделіп құрылған автогенератордың моделін құру.

Теория. Электрондық генераторлар-тұрақты ток көзінің электрлік энергиясын гармоникалық немесе импульстік түрдегі өшпейтін электрліктер белістердің энергиясына айналдыратын құрылығы. Электрондық генераторлар радио және электрлік өлшеу техникаларында, автоматикалық құрылғыларда, электрондық есептеу машиналарында және т.б. электроникалық құрылғыларда кеңінен қолданылады.

Электрондық гармоникалық генераторлар өндіретін сигналының жиіліктеріне байланысты бірнеше топқа бөлінеді:

1. төменгі жиілікті генераторлар - жиіліктері 0,01- ден 100 кГц-ve. дейін;
2. жоғары жиілікті генераторлар - жиіліктері 0,1- ден 100 МГц-ve дейін;
3. аса жоғары жиілікті генераторлар - жиіліктері 100 МГц-іхен жоғары.

Электрондық гармоникалық генераторлар қозу тәсіліне байланысты екі топқа бөлінеді:

1) тәуелді қоздырғышты генераторлар;

2) өздігінен қозатын, яғни автогенераторлар.

Электрондық гармоникалық генераторлардың жұмыс режимі A, B және C режімдерінің кез келген түріне негізделеді, бірақ п.ә.к-нің жоғарлығына байланысты көбінесе Срежімді пайдаланады[2].

Abto генераторлардың өздігінен қозушарттары. Төмендегі 1-суретте комплекстік күшейту коэффициент! k күшейткіштен және комплекстік кері байланыс коэффициент! /3 оң кері байланыс тізбегінен құралған автогенератордың құрылымдық сұлбасы көрсетілген. Автогенераторлардың күшейткіші ретінде транзисторлық, интегралдық микросұлбалық және т.б. күшейткіштердің кез келген түрін пайдалануға болады. Ал, кері байланыс тізбегі ретінде жиілікке тәуелді LC- контурларды және /?С-төрт полюсті элементтерді (фильтрлер) қолданады.

50

RC-автогенераторлар. Төменгі жиіліктерде ZC-контурдың біріншіден геометриялық өлшемдері ұлғаяды, екіншіден электрлік параметрлері, мәселен сапалылығы төмендейді. Автогенераторлардың кері байланыс тізбегінің міндетін атқаратын контурларға қойылатын талапқа жоғары жиіліктер үшін £С-контурлар, ал жиілік төмендеген сайын7?С- контурлар сәйкес келеді. Kepi байланыс тізбегі RC- төрт полюсті элемент тектес генераторларды RC-автогенераторлар деп. атайды.

Автогенераторлардың кері байланыс тізбегінде RC -контурлардың жиілікке тәуелді бірнеше түрлерін қолданады. Олар өзішінен Г- тәрізді7?С- тізбектер (2а және ә-сурет), Вин көпірі (2б-сурет) және қос Т-тәрізді RC - тізбектер (2в-сурет) деп. Аталатын бірнеше топқа бөлінеді[3].

Г-тәрізді RC -тізбекті RC -автогенератордың сұлбасы 3-суретте көрсетілген. Бұл автогенератор оң кері байланысы бар өрістік транзистордың бір каскадты күшейткішінен егізделіп құрылған.

51

52

Сурет 4. Қос Т-тәрізді копір сұлбасымен каскадты күшейткішті пайдаланып құрылған автогенератор.

Kepi байланыс жүйелері Виннің көпіріне негізделген RC -автогенераторлар да практикада кеңінен қолданылады. Вин көпірлі автогенератордың ерекшелігі оның жиілігін оңай өзгертіп баптауға болады. Сондықтан оның жиілігінің ауқымы 1-ден 10⁷/Т/аралығын қамтиды.

Бақылау сурақтары:

1. Гармоникалықтербелістердіңэлектрондықгенераторлары және электрондықгенераторлартуралыжалпымағлұматберіңіз.
2. Тәуелді қоздырғышты генераторлардың өздігінен қозатын, яғни автогенераторлардан айырмашылығы неде?
3. Автогенераторлардың өздігінен қозу шарттары туралы айтыңыз.
4. Амплитуданың және Фазаның балансы шарттарын түсіндіріңіз.
5. Сыйымдылықтық үш нүкте сұлбасына негізделіп құрылған автогенератор сұлбасын түсіндіріңіздер. Генерация жиілігінің формуласы қалай анықталады?
6. RC- автогенераторлар жұмыс принципін түсіндіріңіз.
7. Kepi байланысы Г-тәрізді RC -тізбекке құрылғанЛС- автогенераторлардың кемшіліктері қандай?
8. Қос Т-тәрізді көпірлі операциялық күшейткішке негізделіп құрылған7?С- автогенератордың сұлбасына талдау жасаңыз.

Жұмыс істеу тәртібі:

1. 6-ші суретте берілген автогенератордың сұлбасын тұрғызу.
2. Сұлбаға сәйкес элементтер параметрінің мәндерін орнатыңыздар (есептеу кезінде де осы мәндерді қолдану ұсынылады).
3. Сұлбаны қосыңыздар.

1. Осциллографты ашып, жаймасының талғағыштығы мен ұзақтылығын өзгерте отырып, келтіріңіздер.
2. Процесті тоқтатыңыздар.
3. Осциллографтың Expand нүктесін басыңыздар.
4. Экранда сұлбаны қосқан кезден бастап осциллограмманың жазылуын көруге болады (сурет 7).
5. Жиілік мәндері беріліп, есептеулер жүргізіңіздер (мысалы, 1000 Гц, 1010Гц....)
6. Алынған мәндерді сұлбаға салыңыздар.
7. 3 - 6 нұсқаларды қайталаңыздар.
8. VA2-VA1 айырымы нольге жақын болғанға дейін жетіп, 9-суретте көрсетілгендей 1 және 2 маркерді (қызыл, көк) орнатыңыздар.
9. T2-T1 жолынан тербеліс периодын анықтап, генерациялау жиілігін есептеп және есептеу нәтижесімен салыстырыңыздар.
10. 8-ші суретте берілген автогенератор сұлбасын жинаңыздар.

55

1. Сұлбаға сәйкес элементтер параметрінің мәнін орнатыңыздар.
2. Сұлбаны қосыңыздар.
3. Іб.Осциллографты ашып, жаймасының талғағыштығы мен ұзақтылығын өзгерте отырып, келтіріңіздер.
4. [R] (кедергіні азайту) пернесі көмегімен айнымалы резистор кедергісін және [Shift]+[R] (кедергені арттыру) қиылыстарын өзгертіп, генераторды келтіріңіздер.
5. Процесті тоқтатыңыздар.
6. Осциллографтың Expand нүктесін басыңыздар.
7. VA2-VA1 айырымы нольге жақын болғанға дейін жетіп, 9-суретте көрсетілгендей 1 және 2 нысаналауыш сызықтарын (қызыл, көк) орнатыңыздар.
8. T2-T1 жолынан тербеліс периодын анықтап, генерациялау жиілігін есептеңіздер.
9. Сұлбаның элементтерінің параметрлерін қолданып, генерациялау жиілігін есептеңіздер. Тәжірибелік жолмен анықталған нәтижелермен нәтижелерді салыстырыңыздар.
10. Қорытынды: Зертханалық жұмыс қорытындысында автогенератордың моделі тұрғызылып, жұмыс істеу принципі зерттелді. RC генератордағы тербелістердің қозуы - ондағы кері байланыстың болуына, ал өздігінен қозуы күшейту коэффициентінің шексіздікке ұмтылуына негізделген. Генерацияланған жиілік тізбектің ішкі параметрлерінен тәуелділігі анықталды.

Әдебиеттер тізімі:

1. В.И.Карлащук Электронная лаборатория на IBM PC. Программа ElectronicsWorkbench и ее применение. - M.: СОЛОН - Р, 2001.
2. В.И.Нефедов Основы радиоэлектроники и связи. M.: Высшая школа, 2005. 510 с.
3. О.Құрманұлы Электрониканың салалары және олардыңфизикалық- техникалық негіздері. Астана: ЕҰУ, 2007, -200 б.
4. С.О.Костеневич Радиоэлектроника: Учебное пособие.- В 2-х ч. - Мн. 2000.