Sprawozdanie

Układy impulsowe

Cel Ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się z właściwościami wybranych układów impulsowych i możliwościami zastosowań tego typu urządzeń.

Przerzutniki astabilne, nazywane też multiwibratorami, są układami samowzbudnymi, wytwarzającymi przebiegi o kształcie zbliżonym do prostokątnego.

Przerzutniki astabilne realizuje się przy zastosowaniu różnych elementów (tranzystorów bipolarnych i unipolarnych tranzystorów jedno-złączowych, diod tunelowych)lub układów scalonych liniowych i cyfrowych.

Najprostszy przerzutnik astabilny stanowi połączenie dwóch wzmacniaczy tranzystorowych objętych pojemnościowym o dodatnim sprzężeniem zwrotnym. Jak to zostało pokazane na poniższym rysunku:

Przerzutnik astabilny

Charakterystyka tranzystora:

Tak wygląda idealny przebieg napięcia w czasie.

Zadany układ przerzutnika astabilnego podłączyliśmy do oscyloskopu i otrzymaliśmy następujący przebieg napięcia w funkcji czasu:

Pomiary te zostały odczytane z oscyloskopu, przykładowy przebieg jest umieszczony powyżej.

Amplituda:

- wej. 12V

- wyj. 11,5V (napięcie wyj. nie może być większe niż zasilające)

Częstotliwości:

- okres: 1*10^-3[s]

- częstotliwość wej. : 1000 [Hz]

- częstotliwość wyj. : 1000 [Hz]

Współczynnik wypełnienia

≈0,5

Oprócz zasilania zewnętrznego nie ma żadnych innych generatorów więc skokowe zmiany sygnału napięciowego na obu kolektorach tranzystora wywołuje jednorazowe podłączenie go do napięcia (w naszym wypadku do gniazdka zasilającego).

Co to są harmoniczne?

Składowe harmoniczne stanowią źródło problemów, kiedy nakładają się na falę prądu elektrycznego o częstotliwości podstawowej. Ponieważ ich częstotliwości są wielokrotnością 50-hercowej wartości częstotliwości podstawowej prądu, mogą mieć wartość dwukrotną, czyli 100-hercową, trzykrotną -150hercową i tak dalej. W chwili, gdy częstotliwości harmoniczne nakładają się na częstotliwość podstawową, dochodzi do odkształcenia sinusoidalnego przebiegu napięcia.

Dlaczego są szkodliwe dla urządzeń?

Do szkodliwych efektów wywoływanych przez zawartość harmonicznych zaliczamy przegrzewanie się transformatorów, przewodów zasilania, silników i napędów. Powoduje to przypadkowe, samoczynne rozłączanie przekaźników i urządzeń zabezpieczających. Harmoniczne mogą nawet spowodować uszkodzenie układów logicznych w urządzeniach cyfrowych i nieprawidłowe wskazania wartości napięcia i natężenia mierników prądu.

Co powoduje powstawanie harmonicznych?

Podstawowym powodem występowania harmonicznych są nieliniowe obciążenia. Obejmują one - choć nie ograniczają się jedynie do nich - napędy bezstopniowe, monolityczne układy sterowania ogrzewaniem i innymi procesami, zasilacze impulsowe, znajdujące się praktycznie w każdym skomputeryzowanym elemencie sprzętu, systemy statycznego zasilania bezprzerwowego - tzw. UPS-y elektroniczne zapłonniki, elektroniczny sprzęt pomiarowy oraz elektroniczne urządzenia biurowe.

Obciążenia nieliniowe wytwarzają krótkie impulsy elektryczne w każdym cyklu przebiegu fali, przez co odkształcają jej sinusoidalny przebieg. Harmoniczne w przebiegu napięcia wynikają z harmonicznych natężenia prądu, które interferują z impedancją układu elektroenergetycznego.

Stała czasowa T - w układzie automatyki, miara osiągania stanu ustalonego przez sygnał wyjściowy, związana z czasem trwania stanu nieustalonego następującego po zmianie sygnału wejściowego. W obwodach elektrycznych jest to czas, po którym składowa przejściowa maleje e-krotnie względem swojej wartości początkowej.

Wzór na przebieg ładowania kondensatora w układzie RC:

U=U­_we*(1-e^-t/(Rc))

Jeśli U_c(0) = - E, to wzór na przebieg ładowania kondensatora:

U= - E + E*(1-e^-t/(Rc))= -E*e^-t/(Rc)

4

-punkt w obszarze nasycenia

-obwód wyjściowy załączony

-poziom napięcia bliski zeru

Skok w czasie zależy od:

-właściwości tranzystora

-parametrów R oraz C

-punkt w obszarze odcięcia

-obwód wyjściowy odłączony

-poziom napięcia bliski napięciu źródłowemu

U

t

U

t

+Ez

Jb=0

Obszar odcięcia

Ic

Uce

Obszar nasycenia

---