1. ábra A Meißner-oszcillátor mérőpanel kapcsolási rajza

Átírás

1 Ismeretellenőrző kérdések mérések megkezdése előtt kérem, gondolja végig a következő kérdéseket! Szükség esetén elevenítse fel ismereteit az ide vonatkozó elméleti tananyag segítségével! 1. Mi a Meißner-oszcillátor frekvenciameghatározó hálózata? Rajzolja fel! Melyek a frekvenciameghatározó hálózat elemei? 2. Készítse el a Meißner-oszcillátor egy lehetséges kapcsolási rajzát (pl.: bipoláris tranzisztorral)! 3. Ismertesse a berezgéshez és oszcillációhoz szükséges amplitúdó- és fázisfeltétel teljesülését! 4. Hogyan számítaná ki a rezonanciafrekvenciát? 5. Milyen tényezők és hogyan befolyásolják az amplitúdó- és frekvenciastabilitást? 6. Ismertesse a visszacsatolás és a (ki)csatolás módját! 1. ábra Meißner-oszcillátor panel kapcsolási rajza MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 1/12

2 2. ábra Meißner-oszcillátor panel beültetési rajza 3. ábra Meißner-oszcillátor panel fényképe mérésekhez szükséges műszerek: MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 2/12

3 laboratóriumi tápegység; szinuszos generátor; kétsugaras oszcilloszkóp; frekvencia; feszültség (nagy bemeneti ellenállású); digitális multiméter; ajánlott a kétsugaras digitális oszcilloszkóp (alkalmas jelalak vizsgálatára, frekvenciamérésre, feszültségmérésre); ajánlott műszer továbbá a torzítás. 1. FELDT: a) b) c) d) e) f) g) z egyenáramú munkapont mérése Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,, és átkötést! Állítsa össze az 6. ábra szerinti kört! Készítse el az egyszerűsített kapcsolási rajzot! Állítson be 5-os bázisfeszültséget! Mérje meg a munkaponti feszültségeket! Számítsa ki a munkaponti áramokat! Milyen fokozatról beszélhetünk egyenáramú-, valamint váltakozóáramú szempontból? C E 2 4. ábra MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 3/12

4 Z OSZCILLÁCIÓS FREKENCI MEGHTÁROZÁSÁR IRÁNYULÓ MÉRÉSEK 2. FELDT: z oszcillációs- (rezgési-) frekvencia meghatározása méréssel (kisimpe danciás kimeneten) rezgőkör sávszélességének megállapítása rezgőkör frekvencia-amplitúdó karakterisztikájának felvétele a) b) c) d) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a -es átkötést! Állítsa össze az 5. ábra szerinti kört! Állítsa be a legnagyobb kapacitásértéket a forgókondenzátoron! generátorfrekvencia állításával keresse meg a párhuzamos rezgőkör feszültségmaximumát, és ezáltal a rezonancia-frekvenciát! e) egye fel a frekvencia-amplitúdókarakterisztikát! Állapítsa meg a rezonancia-frekvenciát, valamint a rezgőkör sávszélességét, illetve jóságát! C E 2 G 5. ábra 3. FELDT: rezgőkör hangolhatóságának ellenőrzése, nagyimpedanciás kimeneten a) z 5. ábra szerinti körben ( továbbra is csatlakoztatott), a forgókondenzátor értékének változtatásával ellenőrizze a hangolhatóságot! Mérje meg a legkisebb, valamint a legnagyobb rezonancia-frekvenciát! b) -es átkötés csatlakoztatása (újabb párhuzamos rezgőköri kapacitás, C5) mellett mérje meg a legkisebb és a legnagyobb oszcillációs frekvenciát! Mit tapasztal? 5 c) -es bontása, a -es csatlakoztatása, valamint a legkisebb 6 4 forgókondenzátor-kapacitásérték mellett, változtassa a potencio7 3 méterrel a CD1 kapacitásdióda előfeszítését (s vele együtt a kapaci8 tását), majd mérje meg a legkisebb és a legnagyobb rezonancia-frek- 2 venciát! egye fel az potenciométer-elfordulás frekvencia karakte1 9 risztikát! Számítsa ki a frekvenciaátfogást! 0 10 d) Készítse el a tényleges kör kapcsolási rajzát! 6. ábra e) Értékelje a mérési eredményeket! 4. FELDT: 2. feladat instrukciói szerinti mérés, kisimpedanciás kimeneten MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 4/12

5 a) b) c) d) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a -es átkötést! Állítsa össze a 7. ábra szerinti kört! Állítsa be a legnagyobb kapacitásértéket a forgókondenzátoron! egye fel a frekvencia-amplitúdókarakterisztikát! Állapítsa meg a rezonancia-frekvenciát, valamint a rezgőkör sávszélességét! e) Készítse el a tényleges kör kapcsolási rajzát! C E 2 G 7. ábra 5. FELDT: rezgőkör hangolhatóságának ellenőrzése, kisimpedanciás kimeneten a) 7. ábra szerinti körben ( továbbra is csatlakoztatott), a forgókondenzátor értékének változtatásával ellenőrizze a hangolhatóságot! Mérje meg a legkisebb, valamint a legnagyobb rezonancia-frekvenciát! b) -es átkötés csatlakoztatása (újabb párhuzamos rezgőköri kapacitás, C5) mellett mérje meg a legkisebb és a legnagyobb oszcillációs frekvenciát! Mit tapasztal? c) -es bontása, a -es csatlakoztatása, valamint a legkisebb forgókondenzátor-kapacitásérték mellett, változtassa a potencio7 3 méterrel a CD1 kapacitásdióda előfeszítését (s vele együtt a kapacitását), majd mérje meg a legkisebb és a legnagyobb rezonancia- 2 8 frekvenciát! egye fel az potenciométer-elfordulás frekvencia ka1 9 rakterisztikát! Számítsa ki a frekvenciaátfogást! d) Készítse el a tényleges kör kapcsolási rajzát! 0 10 e) Értékelje a mérési eredményeket! 8. ábra Gondolkodtató kérdések a mérési értékeléshez: Hogyan hat a hangolás (kapacitásérték-változtatás) a rezonancia-frekvenciára? Hogyan befolyásolta a rezonanciafrekvenciát a nagy-, illetve a kisimpedanciás kimeneten történő mérés? Mi ennek a magyarázata? MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 5/12

6 Z OSZCILLÁCIÓ FELTÉTELEINEK MÉRÉSE 6. FELDT: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n) o) p) q) z erősítőfokozat átviteli tényezőjének [] és fázistolásának mérése; visszacsatoló hálózat átviteli tényezőjének [] (nagyimpedanciás kimeneten) és fázistolásának mérése; nyílt hurkú hurokerősítés és a fázisfeltétel mérése. Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,, és átkötéseket! Állítsa össze a 9. ábra szerinti kört! Állítsa be a legnagyobb kapacitásértéket a forgókondenzátoron! potenciométerrel állítson be 5 nagyságú bázisfeszültséget! Állítson be a generátoron 60mpp kimeneti feszültséget! generátor frekvenciájának változtatásával hangoljon rezonanciára (feszültségmaximumra)! (Kétsugaras oszcilloszkópos mérés esetén ehhez további segítség az a tény, hogy a be és kimeneti jel fázisa között 180 fokos eltérés van). Jegyezze fel a rezonanciafrekvenciát! Mérje meg a kimeneti jel amplitúdóját, majd számítsa ki a fokozat erősítését []! Számítsa ki az erősítőfokozat átviteli tényezőjét [] a legnagyobb oszcillációs-frekvencia esetén! Állapítsa meg az erősítőfokozat fázistolását! Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, illetve a kör blokkvázlatát! Módosítsa a kört a 10 ábra szerint! Határozza meg a visszacsatoló hálózat (L1-C4-C4 rezgőkör és L1:L2 transzformátor) átviteli tényezőjét [], valamint fázistolását a rezonancia-frekvencián (feszültségmaximumon)! Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, illetve a kör blokkvázlatát! Számítsa ki a nyílt hurkú feszültségerősítést [H], a nyílt hurkú fázistolást és az L1:L2 transzformátor áttételét. kapott értékekkel igazolja az amplitúdó-, valamint a fázisfeltételt! Állapítsa meg a hurokerősítés [H] frekvenciafüggését (frekvencia-hurokerősítés karakterisztika)! egye fel a nyílt hurok frekvencia-fáziskarakterisztikáját! Értékelje a mérési eredményeket! 10uF G C E 2 9. ábra MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 6/12

7 10uF 2 G C E 10. ábra OSZCILLÁCIÓS MÉRÉSEK (ZÁRT HUROK) 7. FELDT: z oszcillátor zárt hurkú (oszcillációs) jellemzőinek mérése a) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,,, és átkötéseket! b) Állítsa össze a 11. ábra szerinti kört! tápfeszültséget 15-ra állítsa be! c) Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, valamint tömbvázlatot! d) potenciométert úgy állítsa be, hogy a kimeneten minimális torzítású szinuszos jelalakot kapjon! e) z erősítőfokozat kimenetén és bemenetén mérhető feszültségek ismeretében számítsa ki az erősítőfokozat átviteli tényezőjét [] a legnagyobb, illetve a legkisebb oszcillátorfrekvencián (forgókondenzátoros hangolás)! 6. mérési feladat eredményeként kapott L1:L2 áttétel (visszacsatoló hálózat átviteli tényező), valamint a ki- és bemeneti feszültség fázishelyzetét figyelembe véve igazolja az oszcilláció feltételeit (hurokerősítés, fázisfeltétel)! f) Értékelje a mérési eredményeket! ábra 8. FELDT frekvencia- és amplitúdó terheléstől függő stabilitásának vizsgálata MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 7/12

8 a) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,,,,,, átkötéseket! b) 12. ábra szerinti körben (nagyimpedanciás kimenet) a tápegység feszültségét 15-ra állítsa! c) forgókondenzátort állítsa a legnagyobb kapacitásértékűre! d) lecsavart (lecsavartlegnagyobb ellenállásérték, óramutató járásával megegyezően csökken), valamint potenciométer felcsavart (felcsavartlegkisebb ellenállásérték, óramutató járásával megegyezően nő) állása mellett a potenciométerrel állítson be olyan munkapontot, hogy a kimeneti jel minimális torzítású legyen! e) Jegyezze fel a mért kimeneti jel jellemzőit! f) Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, valamint a kör tömbvázlatát! g) potenciométer (+R7, mint változtatható kimeneti terhelő ellenállás) értékének változtatása mellett vegye fel a potenciométer-elfordulás kimeneti feszültség, valamint a potenciométer-elfordulás frekvencia karakterisztikákat! h) Realizálja a 13. ábrán látható mérési összeállítást (kisimpedanciás kimenet)! -et távolítsa el és csatlakoztassa a 2-t! égezze el a c, d, e, f és g pontok szerinti feladatokat! i) Értékelje a mérési eredményeket: Mit tapasztalt a terhelő ellenállás változásának hatására? Milyen jellemzők változtak és hogyan? Mi lehet a nagy-, illetve kisimpedanciás méréssorozat eredményei közötti különbségek? ábra ábra 9. FELDT: z oszcillátor hangolhatóságának mérése (forgókondenzátoros) MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 8/12

9 a) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,, és átkötéseket! b) 14. ábra szerinti körben, 15-os tápfeszültség mellett, -gyel olyan munkapontot állítson be, hogy a nagyimpedanciás kimeneten minimális legyen a jel torzítása! c) forgókondenzátor segítségével hangolja az oszcillátorfrekvenciát! Állapítsa meg a kimeneti jel frekvenciatartományát! d) egye fel az oszcillátor-frekvencia kimeneti feszültség karakterisztikát! e) égezze el a méréseket a kisimpedanciás kimeneten is (15. ábra)! f) Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, valamint a kör tömbvázlatát! g) Értékelje a mérési eredményeket! ábra ábra MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 9/12

10 10. FELDT: z oszcillátor hangolhatóságának mérése (kapacitásdiódás) a) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,,, és átkötéseket! b) Realizálja a 16. ábra szerinti kört! tápfeszültség 15 legyen! c) -gyel olyan munkapontot állítson be, hogy a kisimpedanciás kimeneten minimális legyen a jel torzítása! d) forgókondenzátor segítségével állítsa be a legnagyobb oszcillátor-frekvenciát! e) potenciométer mely a CD1 kapacitásdióda záróirányú előfeszítését változtatja segítségével vegye fel a potenciométer-elfordulás frekvencia karakterisztikát! f) Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, valamint a kör tömbvázlatát! g) Értékelje a mérési eredményeket! ábra 11. FELDT: frekvencia stabilizálása rezgőkvarc segítségével a) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,,, és (és később ) átkötéseket! b) Állítsa össze a 17. ábra szerinti kört! tápegységen 15-os feszültséget állítson be! c) segítségével állítsa be a lehető legkisebb torzítású kimeneti jelet! d) forgókondenzátorral úgy hangolja a kimeneti jel frekvenciáját, hogy az megközelítőleg 1 MHz-es legyen! e) Csatlakoztassa a átkötést! f) Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, valamint a kör tömbvázlatát! g) Értékelje a mérést: Mit tapasztal (gondoljon arra, hogy a rezgőkvarc soros rezonanciája 1 MHz)? Milyen erősítésparaméter változik? Mit tapasztal kis mértékű elhangolás esetén (forgókondenzátorral)? MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 10/12

11 12. FELDT: kimeneti frekvencia tápfeszültségfüggésének mérése a) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,,, és átkötéseket! b) 17. ábra szerinti körben, a tápfeszültség változtatása mellett a nagyimpedanciás kimeneten mérve - vegye fel az oszcillátor tápfeszültség-frekvencia karakterisztikáját! c) égezze el az előző pont szerinti mérést a kisimpedanciás kimeneten (18. ábra)! d) Rajzolja fel az egyszerűsített kört! e) Értékelje a mérési eredményeket! ábra ábra MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 11/12

12 13. FELDT: kicsatolás vizsgálata a) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,,, és átkötéseket! b) Realizálja a 19. ábrán látható kört! c) Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, valamint a kör tömbvázlatát! d) Állapítsa meg, milyen az oszcillátorkapcsolás jelkicsatolásának módja? e) nagy-, illetve kisimpedanciás kimeneten mérje meg a jelek feszültségét! Írja fel az L1:L3 áttételét, s vele együtt a menetszámáttételt, valamint az impedanciaillesztés mértékét! f) Értékelje a mérési eredményeket! ábra 14. FELDT: szintfüggő erősítés vizsgálata a) b) c) d) Távolítson el minden átkötést (Jumper-t)! Csatlakoztassa a,, és átkötéseket! Állítsa össze a kört (20. ábra)! Rajzolja fel az egyszerűsített kapcsolási rajzot, valamint a kör tömbvázlatát! egye fel a nyitott hurok erősítésének a bemeneti feszültségtől való függését (Ube-Uki karakterisztika)! e) Értékelje a mérési eredményeket! Mi állapítható meg a karakterisztikából! G ábra MIKE GÁOR - SZINUSZOS OSZCILLÁTOROK: LC-OSZCILLÁTOROK MÉRÉSI UTSÍTÁS 12/12