Modulatory PWM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

Podobne dokumenty
14 Modulatory FM CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE Podstawy modulacji częstotliwości Dioda pojemnościowa (waraktor)

Ćwiczenie 22. Temat: Przerzutnik monostabilny. Cel ćwiczenia

Ćwiczenie nr 05 1 Oscylatory RF Podstawy teoretyczne Aβ(s) 1 Generator w układzie Colpittsa gmr Aβ(S) =1 gmrc1/c2=1 lub gmr=c2/c1 gmr C2/C1

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

5 Filtry drugiego rzędu

Ćwiczenie 21 Temat: Komparatory ze wzmacniaczem operacyjnym. Przerzutnik Schmitta i komparator okienkowy Cel ćwiczenia

Podstawy Elektroniki dla Teleinformatyki. Generator relaksacyjny

BADANIE PRZERZUTNIKÓW ASTABILNEGO, MONOSTABILNEGO I BISTABILNEGO

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa

1 Badanie aplikacji timera 555

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny

ELEKTRONIKA. Generatory sygnału prostokątnego

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie liniowych układów ze wzmacniaczem operacyjnym (2h)

WZMACNIACZ ODWRACAJĄCY.

Ćwiczenie 13. Temat: Wzmacniacz w układzie wspólnej bazy. Cel ćwiczenia

IMPULSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM

Przerzutnik monostabilny z wykorzystaniem układu typu "555"

Badanie przerzutników astabilnych i monostabilnych

Ćwiczenie 14. Temat: Wzmacniacz w układzie wspólnego kolektora. Cel ćwiczenia

Przetworniki cyfrowo-analogowe C-A CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE

Przerzutnik astabilny z wykorzystaniem układu typu "555"

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Wzmacniacze operacyjne

1. Definicja i przeznaczenie przerzutnika monostabilnego.

PRZERZUTNIKI BI- I MONO-STABILNE

Przetworniki analogowo - cyfrowe CELE ĆWICZEŃ PODSTAWY TEORETYCZNE Zasada pracy przetwornika A/C

Badanie układów aktywnych część II

UKŁADY Z PĘTLĄ SPRZĘŻENIA FAZOWEGO (wkładki DA171A i DA171B) 1. OPIS TECHNICZNY UKŁADÓW BADANYCH

CHARAKTERYSTYKI BRAMEK CYFROWYCH TTL

LABORATORIUM ELEKTRONIKA. Opracował: mgr inż. Tomasz Miłosławski

Politechnika Białostocka

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie wzmacniacza różnicowego i określenie parametrów wzmacniacza operacyjnego

Laboratorium Analogowych Układów Elektronicznych Laboratorium 4

Rys Filtr górnoprzepustowy aktywny R

Ćwiczenie 12 Temat: Wzmacniacz w układzie wspólnego emitera. Cel ćwiczenia

WZMACNIACZ OPERACYJNY

Politechnika Białostocka

ĆWICZENIE NR 1 TEMAT: Wyznaczanie parametrów i charakterystyk wzmacniacza z tranzystorem unipolarnym

Generatory impulsowe przerzutniki

TECHNIKA CYFROWA ELEKTRONIKA ANALOGOWA I CYFROWA. Układy czasowe

U 2 B 1 C 1 =10nF. C 2 =10nF

Wzmacniacze operacyjne

Ćwiczenie 2: pomiar charakterystyk i częstotliwości granicznych wzmacniacza napięcia REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Wzmacniacze napięciowe z tranzystorami komplementarnymi CMOS

Politechnika Białostocka

LABORATORIUM ELEKTRONIKA I ENERGOELEKTRONIKA BADANIE GENERATORÓW PRZEBIEGÓW PROSTOKĄTNYCH I GENERATORÓW VCO

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Generator relaksacyjny z elementami pętli fazowej

Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki

Laboratorium Analogowych Układów Elektronicznych Laboratorium 6

lub

Cel. Poznanie zasady działania i budowy liczników zliczających ustaloną liczbę impulsów. Poznanie kodów BCD, 8421 i Rys. 9.1.

Statyczne badanie wzmacniacza operacyjnego - ćwiczenie 7

I= = E <0 /R <0 = (E/R)

Ćwiczenie 24 Temat: Obwód prądu stałego RL i RC stany nieustalone. Cel ćwiczenia

Vgs. Vds Vds Vds. Vgs

ĆWICZENIE LABORATORYJNE. TEMAT: Badanie generatorów sinusoidalnych (2h)

08 Stereodekoder, korekcja barwy dźwięku.

Elektronika. Wzmacniacz operacyjny

Wzmacniacz operacyjny

(a) Układ prostownika mostkowego

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych Laboratorium 1

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Ćwiczenie 23. Temat: Własności podstawowych bramek logicznych. Cel ćwiczenia

Przetworniki AC i CA

Generatory impulsowe przerzutniki

1. Nadajnik światłowodowy

Bierne układy różniczkujące i całkujące typu RC

Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Ćw. 5 Wzmacniacze operacyjne

Oscyloskop. Dzielnik napięcia. Linia długa

NIEZBĘDNY SPRZĘT LABORATORYJNY

Wartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:

BADANIE ELEMENTÓW RLC

PRACOWNIA ELEKTRONIKI

Generatory sinusoidalne LC

Ćwiczenie 3: Pomiar parametrów przebiegów sinusoidalnych, prostokątnych i trójkątnych. REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU

Badanie właściwości multipleksera analogowego

Ćwiczenie 2 Mostek pojemnościowy Ćwiczenie wraz z instrukcją i konspektem opracowali P.Wisniowski, M.Dąbek

Pomiary napięć i prądów zmiennych

Ćwiczenie - 9. Wzmacniacz operacyjny - zastosowanie nieliniowe

Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

Generatory przebiegów niesinusoidalnych

Ćwiczenie 01. Temat: Własności diody Zenera Cel ćwiczenia

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Zaprojektowanie i zbadanie dyskryminatora amplitudy impulsów i generatora impulsów prostokątnych (inaczej multiwibrator astabilny).

Ćwiczenie - 8. Generatory

Dynamiczne badanie wzmacniacza operacyjnego- ćwiczenie 8

LABORATORIUM ELEKTRONIKI WZMACNIACZ OPERACYJNY

WZMACNIACZE OPERACYJNE Instrukcja do zajęć laboratoryjnych

Badanie właściwości dynamicznych obiektów I rzędu i korekcja dynamiczna

Podstawy Elektroniki dla Informatyki. Pętla fazowa

UKŁADY RC oraz TIMER 555

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

Sprzęt i architektura komputerów

Systemy i architektura komputerów

PRZEŁĄCZANIE DIOD I TRANZYSTORÓW

P-1a. Dyskryminator progowy z histerezą

Tranzystory w pracy impulsowej

Transkrypt:

Modulatory PWM CELE ĆWICZEŃ Poznanie budowy modulatora szerokości impulsów z układem A741. Analiza charakterystyk i podstawowych obwodów z układem LM555. Poznanie budowy modulatora szerokości impulsów z układem LM555. Pomiary i ocena wyników obwodu modulatora szerokości impulsów. PODSTAWY TEORETYCZNE Modulacji szerokości impulsów (ang. PWM Pulse-Width Modulation) jest technika modulacji, w której dla celów transmisyjnych sygnał analogowy jest przekształcany na sygnał cyfrowy. Modulacja PWM konwertuje sygnał akustyczny (sygnał ze zmienna amplituda) na sekwencje impulsów o stałej częstotliwości powtarzania i stałej amplitudzie, ale o szerokości każdego impulsu proporcjonalnej do chwilowej amplitudy sygnału audio. Zależność miedzy sygnałem akustycznym i sygnałem z modulacja PWM pokazano na rysunku 11-1. Do generacji sygnału z modulacja szerokości impulsów można zastosować generator przebiegu prostokątnego lub uniwibrator (przerzutnik monostabilny). Rysunek 11-2 prezentuje schemat generatora sygnału prostokątnego, w którym szerokość impulsu wyjściowego zależy od wartości rezystora R 2, kondensatora C 2 i napięcia Vin(+). Jeżeli składowa stała napięcia na wejściu Vin(+) ma stałą wartość i na wejście Audio podany zostanie sygnał akustyczny, to sygnał ten zostanie nałożony na składowa stała i wypadkowe napięcie odniesienia będzie się zmieniało zgodnie ze zmianami amplitudy sygnału akustycznego, a na wyjściu komparatora pojawi się sygnał z modulacja PWM. 1

Na rysunkach 11-3 i 11-4 pokazano odpowiednio układ wyprowadzeń i funkcjonalny obwód zastępczy popularnego uniwersalnego układu czasowego (timera) typu LM555. Układ składa się z 5 głównych sekcji: (1) komparatora dolnego lub impulsów wyzwalających, (2) komparatora górnego lub krytycznego, (3) przerzutnika bistabilnego FF (flip-flop), (4) tranzystora rozładowującego oraz (5) wzmacniacza wyjściowego. Jeżeli na wejście sterujące (pin 5) nie jest podane żadne napięcie, to napięcia odniesienia komparatora górnego i dolnego wynoszą odpowiednio 2VCC/3 i VCC/3. Napięcia odniesienia mogą być również wymuszane zewnętrznie przez sygnał podany na wejście sterujące (pin 5). W praktyce, gdy wejście to nie jest używane, powinno być połączone z masą przez kondensator blokujący o pojemności 0,01µF. Na rysunku 11-4 przedstawiono schemat przerzutnika astabilnego (multiwibratora) z układem LM555. Na wyjściu obwodu generowany jest sygnał prostokątny o częstotliwości zależnej od wartości rezystorów R1 i R2 oraz kondensatora C1. Zgodnie ze wzorem na stałą czasową czas ładowania t 1 wynosi 0,693x(R 1 +R 2 )xc 1, a czas rozładowania t 2-0,693xR 2 xc 1, zatem okres oscylacji jest równy T = t 1 +t 2 = 0,693x(R 1 +2xR 2 )xc 1. Na rysunku 11-5 pokazano przebiegi w charakterystycznych punktach obwodu. 2

3

Na rysunku 11-6 pokazano obwód uniwibratora opartego na układzie czasowym LM555. Jeżeli napięcie na wejściu wyzwalania zmieni stan z wysokiego (+12V) na niski (0V), to na wyjściu układu pojawi się impuls, którego szerokość T jest zależna od stałej czasowej R 1 C 1 i wynosi około 1,1xR 1 xc 1. Zakładając przykładowo, że R 1 =10kΩ i C 1 =0,01µF, to T jest równe około 110µs. Jeżeli układ jest wyzwalany (pin 2) sygnałem zegarowym o częstotliwości mniejszej niż 9,1kHz (np. z wyjścia układu z rysunku 11-5), to na wyjściu uniwibratora generowane są impulsy dodatnie. Podłączając teraz na wejście sterujące (pin 5) sygnał akustyczny, to na wyjściu układu uzyskujemy sygnał z modulacją szerokości impulsów PWM. Rysunek 11-7 pokazuje obwód modulatora szerokości impulsów z wykorzystaniem dwóch układów czasowych LM555. W obwodzie tym układ U1 pracuje jako przerzutnik astabilny (multiwibrator), natomiast układ U2 jako przerzutnik monostabilny (uniwibrator). Po połączeniu tych układów powstaje modulator PWM. Ciąg impulsów zegarowych wyzwalających uniwibrator (U2) pobierany jest z wyjścia (pin 3) multiwibratora (U1). Sygnał modulujący m.cz. podłączany jest do wejścia sterującego (pin 5) układu U2, a sygnał z modulacja PWM dostępny jest na wyjściu tego układu (pin 3). 4

Zespół Szkół Mechanicznych w Namysłowie Eksploatacja urządzeń elektronicznych Temat ćwiczenia: Modulatory PWM Imię i nazwisko Nr ćw 03 Data wykonania Klasa 3TZ Grupa Zespół OCENY Samoocena Wykonanie Ogólna CEL ĆWICZENIA: WYMAGANE WYPOSAŻENIE 1. Moduł KL-92001, moduł KL-94002, oscyloskop, Odpowiedz na pytania 1. Jaka funkcje pełni potencjometr VR1 na rysunkach 11-2 i 11-7? 2. Czy po zmianie wartości kondensatora C6 z rysunku 11-7 na 0,1µF sygnał wyjściowy będzie w dalszym ciągu sygnałem PWM? Uzasadnij odpowiedź. 3. Jaka jest różnica miedzy sygnałami wyjściowymi PWM w ćwiczeniach 11-1 i 11-2 z punktu widzenia polaryzacji napięcia? Ćwiczenie 11-1 Modulator PWM z układem µa741 1. W module KL-94002 zlokalizować obwód modulatora PWM ze wzmacniaczem operacyjnym typu µa741. 2. Regulować potencjometrem VR1 do uzyskania na wejściu Vin(+) napięcia 0V i wpiąć zwieracz do punktu J1. 3. Do wejścia audio podłączyć sygnał sinusoidalny o częstotliwości 500Hz i amplitudzie 4Vp-p. 4. Na ekranie oscyloskopu obserwować sygnały na wejściu i wyjściu (pin 6) układu. Wyniki obserwacji zanotować w tabeli 11-1. 5. Odłączyć sygnał audio i wyjąc zwieracz z punktu J1. Potencjometrem wyregulować napięcie na wejściu Vin(+) na wartość 6V. 6. Wpiąć powtórnie zwieracz do punktu J1 i podłączyć na wejście sygnał akustyczny. 7. Na ekranie oscyloskopu obserwować sygnały na wejściu i wyjściu (pin 6) układu. Wyniki obserwacji zanotować w tabeli 11-1. 8 Odłączyć sygnał audio i wyjąć zwieracz z punktu J1. Potencjometrem wyregulować napięcie na wejściu Vin(+) na wartość -6V. 9. Wpiąć powtórnie zwieracz do punktu J1 i podłączyć na wejście sygnał akustyczny. 10. Na ekranie oscyloskopu obserwować sygnały na wejściu i wyjściu (pin 6) układu. Wyniki obserwacji zanotować w tabeli 11-1. 11. Odłączyć sygnał audio i wyjąć zwieracz z punktu J1. Potencjometrem wyregulować napięcie na wejściu Vin(+) na wartość 0V i ponownie wpiąć zwieracz do punktu J1. 12. Zmienić amplitudę sygnału akustycznego na 10Vp-p. Powtórzyć punkty 4 do 10 ćwiczenia. Wyniki zanotować w tabeli 11-2. Tabela 11-1 (Vm = 6Vp-p, fm = 500Hz) Napięcie polaryzacji Przebieg wejściowy Przebieg wyjściowy na wejściu Vin(+) 0V 5

6V -6V Napięcie polaryzacji na wejściu Vin(+) Tabela 11-2 Przebieg wejściowy (Vm = 10Vp-p, fm = 500Hz) Przebieg wyjściowy 0V 6V -6V 6

Ćwiczenie 11-2 Modulator PWM z układem LM555 1. W module KL-94002 zlokalizować obwód modulatora PWM. 2. Do wejścia audio podłączyć sygnał prostokątny o częstotliwości 1kHz i amplitudzie 5Vp-p. 3. Na ekranie oscyloskopu obserwować sygnały w punkcie pomiarowym T1 i na wyjściu układu, regulując potencjometrem VR1, aby w punkcie T1 uzyskać przebieg prostokątny (współczynnik wypełnienia przebiegu nie jest równy 50%). 4. Przełączyć sprzężenie wejściowe oscyloskopu na DC. Zaobserwować przebieg wyjściowy a wyniki zanotować w tabeli 11-3. 5. Zmienić sygnał wejściowy m.cz. na przebieg trójkątny i powtórzyć punkt 4. 6. Zmienić sygnał wejściowy m.cz. na przebieg sinusoidalny i powtórzyć punkt 4. 7. Zmienić amplitudę sygnału wejściowego na 3Vp-p i powtórzyć punkty 4 do 6. Wyniki zanotować w tabeli 11-4. Tabela 11-3 (Vm = 5Vp-p, fm = 1kHz) Sygnał Przebieg wejściowy Przebieg wyjściowy wejściowy Prostokątny Trójkątny Sinusoidalny Sygnał wejściowy Tabela 11-4 Przebieg wejściowy (Vm = 3Vp-p, fm = 1kHz) Przebieg wyjściowy 7

Prostokątny Trójkątny Sinusoidalny WNIOSKI I SPOSTRZEŻENIA 8