RC oscilátor

Pomůcky

• Měřicí souprava ISES, modul voltmetr nastavený na rozsah 10 V a připojený na vstup A,
• zdroj stejnosměrného napětí, fázovací člen,
•  elektronická stavebnice SEG.

Úkoly

1. Proměřit frekvenční závislost fázovacího členu.
2. Použít fázovací RC člen na konstrukci oscilátoru.

Teorie

Oscilátor je tvořen zesilovačem tvořeným jedním tranzistorem v zapojení se společným emitorem. Pro vznik oscilací je zavedena kladná zpětná vazba pomocí RC fázovacího členu. Tranzistorový zesilovač v zapojení se společným emitorem otáčí fázi výstupního napětí proti vstupnímu o 180°. Ke vzniku oscilací je třeba zařadit další člen otáčející fázi o dalších 180°. Tento typ oscilátoru používá tři články RC zapojené kaskádně za sebou. Podmínka vzniku oscilací je splněna pro všechny kmitočty, při kterých je výstupní fáze článku otočena proti vstupní o 180°. Jsou to hlavně kmitočty:

 ,        .

Nastavení

Načteme soubor oscrc.imc: čas 0,1 s, vzorkování 60 000 Hz, panel č. 1 napětí 0 V; +10 V.

Provedení

Na fázovací člen připojíme svorky výstupního kanálu E, který je nastaven jako generátor sinusového signálu o proměnném kmitočtu. Na výstup fázovacího členu připojíme modul voltmetr.

Aktivujeme výstupní kanál E, po stisku tlačítka nastavíme výstupní signál jako rozmítač, amplituda 5 V, frekvence 1 je 25 Hz, frekvence 2 je 100 Hz. Nebo načteme soubor faz_rc.imc.

Potvrdíme a spustíme měření. Na monitoru uvidíme vstupní napětí o proměnné frekvenci a výstupní napětí s posunutou fází. Hledáme frekvenci, při které je fáze výstupního napětí opačná. Odečteme polovinu periody, při které se tak stane, pomocí tlačítka při otevřeném oknu pro zpracování měření . Naměřenou hodnotu zapíšeme do tabulky a vypočteme frekvenci.

Sestavíme obvod oscilátoru podle následujícího schématického zapojení.

Oscilátor připojíme na zdroj stejnosměrného napětí nastavený na napětí 5 V. Na kolektor připojíme modul voltmetr, zapneme napájecí zdroj a potenciometrem nastavíme na kolektoru napětí 2,5 V. Spustíme měření, na monitoru uvidíme sinusový průběh výstupního napětí. Otevřeme okno pro zpracování výsledků měření a změříme frekvenci tlumených kmitů tak, že po kliknutí myší na tlačítko měření frekvence táhneme stopu při stisknutém levém tlačítku myši přes několik period naměřeného signálu. Stopa musí být „uvnitř“ průběhu a musí projít větší množství period. Frekvenci změříme nejméně ve třech bodech a výsledek zapíšeme do tabulky.

Protokol

Název: RC oscilátor
Pomůcky:
Teorie:
Vypracování:

Do tabulky zapíšeme hodnotu poloviny periody při měření fázového členu a vypočteme frekvenci, při které dojde k otočení fáze vstupního signálu o 180°, podle vztahu

f = 1/T ,

kde T je celá perioda. Do tabulky zapíšeme i hodnotu frekvence oscilátoru.

T/2  [s]	f  [Hz]	fosc  [Hz]

Vyhodnocení měření:

Porovnáme frekvenci, při které u fázového členu nastane fázový posun o 180°, a vlastní frekvenci oscilátoru.

Výsledky

Název: RC oscilátor
Pomůcky:
Teorie:
Vypracování:

Výstupní napětí fázovacího členu v závislosti na rozmítaném vstupním napětí:

Napětí s opačnou fází má frekvenci 50 Hz.

Výstupní napětí oscilátoru:

Frekvence je 49,1 Hz.

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014