Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie , uruchomienie i przebadanie generatora RC z mostkiem Wiena .

Projekt generatora

• Założenia projektowe :

Zaprojektować generator RC z mostkiem Wiena zbudowany na wzmacniaczu operacyjnym , z układem automatycznej regulacji wzmocnienia ARW zbudowanym na diodach BAV20 . Częstotliwość pracy generatora f = 2 kHz .

• Mostek Wiena :

Dobór elementów R , C gałęzi reaktancyjnej mostka Wiena

ω₀ = 1 / (R*C) [1.1]

2πf = 1 / (R*C) [1.2]

Przyjmuję wartość rezystancji R=3,9 kΩ i na podstawie wzoru [1.2]

wyliczam wartość kondensatora C w gałęzi mostka :

C = 1 / (2*π*f*R)

C = 1 / (12,57 * 3,9 k ) = 20,4 nF

Do projektu przyjmuję wartości elementów z szeregu E24(5%)

C = 22nF

R = 3,6 kΩ

f = 1855 Hz

• Gałąź automatycznej regulacji wzmocnienia ARW :

Elementy gałęzi automatycznej regulacji wzmocnienia ARW wyznaczam na podstawie wzoru [1.3] :

R2 = R1(2+ε) [1.3]

ε - odstępstwo od warunku równowagi (zrównoważenie) mostka

R2 = 2*R1

Zakładam ε = 0,1 oraz R1 = 6,8 kΩ

R2 = 14,28 kΩ

Do projektu przyjmuję wartości elementów

R1 = 6,8 kΩ

R2 = 14,3 kΩ

• Sprzężenie diodowe :

W układzie zostało zastosowane odwrotnie-równoległe sprzężenie diodowe.

R12 = k * 100 Ω ÷ k * 1 kΩ < 5 kΩ

R1 = R22

Przyjmuję :

R12 = 4,7 kΩ

R1 = R22 = 6.8kΩ

Wartość rezystancji elementu nieliniowego wynosi R_d = 3 kΩ .

Wartość R11 obliczam ze wzoru :

R2=R11+ R_d [1.4]

Na podstawie wzoru [1.4] wartość R11 wynosi :

R11=11.3kΩ.

• Schemat zaprojektowanego generatora RC z mostkiem Wiena .

Wyniki i przebieg pomiarów:

a) Pomiar parametrów znamionowych .

• Częstotliwość F₀ = 1.8 kHz

• Napięcie wyjściowe Uwy = 4 V

b) Pomiar wpływu zmian zasilania .

Uz [V]	f0 [kHz]	Uwy [V]
3	1.8	2.6
4		3.6
5		4

c) Pomiar wpływu zmian obciążenia .

RL [Ω]	f0 [kHz]	Uwy [V]
100	1.8	4
10000
100000
500000

d) Pomiar zakresu przestrajania .

R [Ω]	C [nF]	f [kHz]	Uwy
5	15	2.1	3.5
10	15	1.1	2.4
10	10	1.58	3.3
30	10	0.530	1.9
30	5	1.1	3.1
50	5	0.630	1.9
50	100 pF	25	2.8

e) Pomiar wpływu rozrzutu elementów RC mostka .

Do pomiaru przyjmuję rozrzut elementów R ± 200 Ω oraz C ± 5 nF

R [kΩ]	C [nF]	f [kHz]	Uwy
3.7	17	2.45	4
4.1	27	1.43	3.4
4.1	17	2.3	2.7
3.7	27	1.5	3.7

Wnioski

W ćwiczeniu na zajęciach pomimo poprawnego zaprojektowania układu generatora RC z mostkiem Wiena oraz zmontowaniu go na płytce uniwersalnej nie udało mi się uruchomić generatora . Przyczyną tego mogło być uszkodzenie elementów pętli ARW tz. diód BAV20 lub uszkodzenie samego wzmacniacza μA 741 . Zakłócenia w pracy układu mógł też powodować zasilacz .

Symulacje i pomiary generatora przeprowadziłem w programie PSspice .

Wartości z przeprowadzonych pomiarów zamieszczone są w tabelach powyżej .

Pętla automatycznej regulacji wzmocnienia ARW poprawia dobroć , skutecznie ogranicza i stabilizuje amplitudę napięcia wyjściowego . Pętlę ARW realizuje się za pomocą elementów nieliniowych ( diody , warystory , tranzystory polowe , żarówki ) .

Jak widać z pomiarów zmiana napięcia zasilania miała duży wpływ na amplitudę generowanego przebiegu . Przy zmianach nasilania częstotliwość przebiegu nie ulegała zmianie . Badając układ pod wpływem zmian obciążenia generator w zakresie od 100 Ω do 500 kΩ pracował poprawnie . Badając zakres przestrajania układy zauważyliśmy , że podczas zwiększania rezystancji amplituda przebiegu malała , natomiast kondensatorem możemy regulować częstotliwość .

Rozrzut elementów mostka o wartość R ± 200 Ω oraz C ± 5 nF miał duży wpływ na częstotliwość i amplitudę generowanego przebiegu . Przy zmniejszeniu wartości R i C uzyskaliśmy największą częstotliwość i amplitudę , natomiast przy zwiększeniu R i C uzyskaliśmy najmniejszą częstotliwość i amplitudę .

5

Politechnika Wrocławska Wydział Elektroniki Telekomunikacja Ruchowa

Laboratorium Układów Elektronicznych

TEMAT: Generator RC z mostkiem Wiena

ćwiczenie nr 6

wykonali :

Katarzyna Walęcka

Wrocław 99-11-11

Daniel Dereziński

1

---