LABORATORIUM ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA BADANIE GENERATORÓW PRZEBIEGÓW PROSTOKĄTNYCH I GENERATORÓW VCO

Transkrypt

1 LABORATORIUM ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA BADANIE GENERATORÓW PRZEBIEGÓW PROSTOKĄTNYCH I GENERATORÓW VCO Opracował: mgr inż. Andrzej Biedka

2 . Zapoznać się ze schematem ideowym płytki ćwiczeniowej 2. Badanie bramkowego generatora RC Przełącznik PR ustawić w pozycji RC, przyłączyć dekady kondensatorów do gniazd C, C2, przyłączyć oscyloskop i częstościomierz do wyjścia generatora. Wyznaczyć zakres zmian pojemności kondensatorów C, C2 (ustawianych identycznie dla każdego punktu pomiarowego), przy których generator pracuje poprawnie. Zdjąć charakterystykę zależności f = f(c,2) Dla pojemności dobranej tak, by częstotliwość pracy wynosiła ok. 20 khz zdjąć charakterystykę zależności f = f(vcc). Napięcie zasilania zmieniać w zakresie dopuszczalnych zmian określonych w karcie katalogowej.. Badanie bramkowego generatora kwarcowego Przełącznik PR ustawić w pozycji Q, przyłączyć oscyloskop wyjścia generatora. Na podstawie obrazu oscyloskopowego określić częstotliwość generowanego przebiegu. Następnie przyłączyć częstościomierz i porównać wyniki obu pomiarów. Zdjąć charakterystykę zależności f = f(vcc). Napięcie zasilania zmieniać w zakresie dopuszczalnych zmian określonych w karcie katalogowej. 4. Badanie generatora z układem Schmitta. Przełącznik PR ustawić w pozycji RC, przyłączyć dekadę kondensatorów do gniazda C, przyłączyć oscyloskop i częstościomierz do wyjścia generatora. Wyznaczyć zakres zmian pojemności kondensatora C przy których generator pracuje poprawnie. Zdjąć charakterystykę zależności f = f(c) Dla pojemności dobranej tak, by częstotliwość pracy wynosiła ok. 20 khz zdjąć charakterystykę zależności f = f(vcc). Napięcie zasilania zmieniać w zakresie dopuszczalnych zmian określonych w karcie katalogowej.. Badanie generatora VCO z multiwibratorem 742. W układzie generatora wykorzystano multiwibrator monostabilny typu 742 z pętlą sprzężenia umożliwiającą podtrzymanie drgań. Okres drgań generatora wyznaczony jest przez sumę czasów: - czasu trwania impulsu generowanego przez wyzwolony multiwibrator określonego pojemnością kondensatora C oraz wielkością prądu rozładowania kondensatora przez regulowane napięciowo źródło prądowe. - czasu wyznaczonego przez obwód pętli sprzężenia czas ładowania kondensatora C0 przez rezystancję Rx do napięcia równego sumie napięcia polaryzacji obwodu B-E tranzystora T i napięcia progowego wejścia B multiwibratora. Jeśli napięcie na wejściu B przekroczy tę wartość, nastąpi wyzwolenie multiwibratora, wygenerowanie impulsu HIGH na wyjściu Q i równocześnie rozładowanie kondensatora C0 przez stan LOW na wyjściu!q.

3 4 0 RC C A 2 A B Cx Q 742 Q 6 D Rx Wy T C0 R8 Schemat ideowy generatora VCO z multiwibratorem 742 Generator ten wytwarza przebieg wyjściowy o zmiennym współczynniku wypełnienia, ponieważ w cyklu pracy tylko jeden czas jest regulowany przez sterowane napięciem źródło prądowe. Źródło prądowe pracuje w układzie tzw. zwierciadła prądowego: R2 R T2 T We R0 T I T I obc 8 R R obc Schemat ideowy źródła prądowego sterowanego napięciem Zwierciadło prądowe tworzą tranzystory p-n-p T2 i T. Jeśli oba tranzystory mają zbliżone parametry wówczas prąd kolektora tranzystora T będzie równy prądowi kolektora tranzystora T2. Ponieważ prąd kolektora T2 (I T ) jest określony jest przez prosty przetwornik napięcie/prąd wykonany na tranzystorze n-p-n T pracującym w układzie wtórnika emiterowego, zatem prąd I obc w rezystorze R obc będzie się zmieniał w funkcji zmian napięcia wejściowego podawanego do

4 gniazda We. Naturalnie, układ będzie pracował prawidłowo jeśli tranzystory będą w obszarze aktywnym nie będą nasycone! Podstawiając rzeczywiste wartości rezystancji i znając charakterystyczne wartości napięć tranzystorów krzemowych należy wyznaczyć: - minimalny i maksymalny prąd jaki generuje źródło prądowe - zakres zmian napięcia wejściowego układu Zastosowanie w generatorze z multiwibratorem 742 podwójnego źródła prądowego umożliwia zachowanie stałego współczynnika wypełnienia sygnału wyjściowego. 4 Cx 0 RC C Q A 2 A B Q D Wy T C0 R8 Schemat ideowy generatora VCO z multiwibratorem 742 i stałym współczynnikiem wypełnienia impulsu wyjściowego Przebieg ćwiczenia: - Narysować pełny schemat ideowy generatora w wariancie II, połączyć układ. - Dla wybranej pojemności kondensatora Cx zdjąć charakterystykę f = f(uwe). - Określić współczynnik wypełnienia impulsów wyjściowych i jego stałość w zakresie pracy generatora.

5 6. Badanie generatora VCO z multiwibratorem NE. Multiwibrator NE może pracować w układzie astabilnym. Dla umożliwienia zmiany częstotliwości generowanego przebiegu zastosowano regulowane napięciowo źródło prądowe. C8 8 R Wy Cx C9 Schemat ideowy generatora astabilnego ze źródłem prądowym. Narysować pełny schemat ideowy generatora, połączyć układ. Dla wybranej pojemności kondensatora Cx zdjąć charakterystykę f = f(uwe). Określić współczynnik wypełnienia impulsów wyjściowych i jego stałość w zakresie pracy generatora. 7. Badanie generatora VCO z układu scalonego PLL typu CD Korzystając z karty katalogowej narysować pełny schemat ideowy połączeń badanego generatora VCO, następnie połączyć układ. Dla wybranej pojemności kondensatora Cx zdjąć charakterystykę f = f(uwe2). UWAGA! Napięcie sterujące Uwe2 nie może przekroczyć napięcia Vcc, ze względu na możliwość wystąpienia zjawiska zatrzaskiwania (latch up). Efekt ten powodowany jest przez załączenie pasożytniczego tyrystora istniejącego w strukturze układu scalonego CMOS przy przekroczeniu napięcia na wejściu lub wyjściu układu powyżej Vdd lub poniżej Vss. 8. Wnioski. Opracować uzyskane wyniki i porównać je z danymi katalogowymi.

6 +V GND Vcc C6 C7 C R PR R2 2 US US R R4 US2 C2 2 US C4 4 US 6 US2 2 4 R6 R Q R7 R8 R9 C US2 C Schemat ideowy płytki ćwiczeniowej GEN część I (badanie generatorów bramkowych)

7 Schemat ideowy płytki ćwiczeniowej GEN część II badanie generatorów VCO

8 Wykaz elementów płytki ćwiczeniowej GEN Lp Element Nazwa, typ, wartość R Rezystor węglowy 4,7 kom / 0,2 W 2 R2 Rezystor węglowy 4,7 om / 0,2 W R Rezystor węglowy 4,7 kom / 0,2 W 4 R4 Rezystor węglowy 4,7 kom / 0,2 W R 6 R6 Rezystor węglowy, kom / 0,2 W 7 R7 8 R8 Rezystor węglowy, kom / 0,2 W 9 R9 Rezystor węglowy 60 om / 0,2 W 0 R0 Rezystor węglowy 0 om / 0,2 W R Rezystor węglowy 90 om / 0,2 W 2 R2 Rezystor węglowy 0 om / 0,2 W R Rezystor węglowy 0 om / 0,2 W 4 R4 Rezystor węglowy 0 om / 0,2 W R Rezystor węglowy, kom / 0,2 W 6 R6 Rezystor węglowy 47 kom / 0,2 W 7 R7 Rezystor węglowy 0 kom / 0,2 W 8 R8 Rezystor węglowy 0 om / 0,2 W 9 R9 Rezystor węglowy 0 kom / 0,2 W 20 R20 Rezystor węglowy 0 kom / 0,2 W 2 R2 Rezystor węglowy 47 kom / 0,2 W 22 R22 Rezystor węglowy 220 kom / 0,2 W 2 C4 Kondensator foliowy MKT 4,7 nf / 00 V 24 C Kondensator dostrojczy ceram. pf / 0 V 2 C6 Kondensator elektrolityczny 470uF/6V 26 C7 Kondensator ceramiczny 00 nf / 2 V 27 C8 Kondensator ceramiczny 00 nf / 2 V 28 C9 Kondensator ceramiczny 00 nf / 2 V 29 C0 Kondensator foliowy MKT 68 nf / 00 V 0 C Kondensator foliowy MKSE 68 nf / 00 V C2 Kondensator foliowy MKT 4,7 nf / 00 V 2 C Kondensator foliowy MKT 68 nf / 00 V C4 Kondensator foliowy MKT 0 nf / 6 V 4 C Kondensator foliowy MKT 470 nf / 6 V D Dioda N448 6 T Tranzystor BC 48C 7 T2 Tranzystor BC 4C 8 T Tranzystor BC 4C 9 T4 Tranzystor BC 4C 40 T Tranzystor BC 48C 4 Q Kwarc 4,4 MHz, obudowa HC PR Przełącznik 2-biegunowy 4 US Układ scalony US2 Układ scalony 74LS4 4 US Układ scalony US4 Układ scalony NE 47 US Układ scalony CD 4046

9