UKŁADY ELEKTRONICZNE - LABORATORIUM

26.11.1996.

GRUPA 10 : Adam Sennik , Krzysztof Rymarowicz .

ĆWICZENIE NR 5 : GENERATORY IMPULSOWE I PRZERZUTNIKI .

Badanie zależności amplitudy generowanego przebiegu , współczynników nieliniowości i współczynnika wykorzystania napięcia zasilania od stałej czasu RC .

a). Generator wyzwalany . Uzas = 12V , f = 500Hz . Wykresy nr 1 - 6 .

stała RC	amplituda Um [ V ]	współczynnik wykorzystania napięcia zasilania Δ U [ V ]	współczynnik błędu rozmieszczenia Δ U [ V ]
R5C = 0.47 ms	9.0	0.75	2.2
R5C1 = 0.94 ms	7.0	0.58	0.8
R4C = 1 ms	7.0	0.58	1.2
R4C1 = 2 ms	4.6	0.38	0.4
R3C = 0.1 ms	9.0	0.75	-
R3C1 = 0.2 ms	7.2	0.6	-

b).Generator samowzbudny . Uzas = 12V . Wykres nr 7 .

stała RC	amplituda Um [ V ]	współczynnik wykorzystania napięcia zasilania Δ U [ V ]	współczynnik błędu rozmieszczenia Δ U [ V ]
R2C = 0.75 ms	6.0	0.5	1.0
R2C1 = 1.5 ms	6.0	0.5	1.1
R3C = 1.5 ms	6.0	0.5	1.2
R3C1 = 3 ms	6.0	0.5	1.0
R1C1 = 0.4 ms	6.0	0.5	-
R1C = 0.1 ms	6.0	0.5	-

c). Generator z integratorem Millera . Wykres nr 8 .

stała RC	amplituda Um [ V ]	współczynnik wykorzystania napięcia zasilania Δ U [ V ]	współczynnik błędu rozmieszczenia Δ U [ V ]
R6C = 4.6 us	12	0.5	-
R4C = 4.6 us	16	0.66	-
R6C1 = 9 us	11	0.45	-
R4C1 = 9 us	14	0.58	-
R3C = 230 us	11	0.45	-
R3C1 = 470 us	10	0.41	-

Pomiary scalonego przerzutnika monostabilnego UCY 74121 .

a). Pomiar napięć stałych .

Uzas = 17.01 V

Uwe1 = 5.07 V

Uwe2 = 0 V

Uwe3 = 0 V

Uwy1 = 0.07 V

Uwy2 = 3.87 V

b). Pomiar czasu trwania impulsu .

Charakterystyka Y = f (R) . C = 0.1 uF .

Wartość R	Stała czasowa RC	Opóźnienie Tx	Czas trwania impulsu Tt
R1 = 2 k	0.7R1C3 = 0.14 ms	0.6 ms	0.1 ms
R2 = 3 k	0.7R1C3 = 0.21 ms	0.6 ms	0.2 ms
R3 = 5.1 k	0.7R1C3 = 0.36 ms	0.6 ms	0.4 ms
R4 = 7.5 k	0.7R1C3 = 0.52 ms	0.6 ms	0.5 ms

Charakterystyka Y = f (C) . R = 5.1 k .

Wartość C	Stała czasowa RC	Opóźnienie Tx	Czas trwania impulsu Tt
C1 = 22 nF	0.7R3C1 = 0.07 ms	0.6 ms	0.04 ms
C2 = 0.068 uF	0.7R3C2 = 0.24 ms	0.6 ms	0.2 ms
C3 = 0.1 uF	0.7R3C3 = 0.36 ms	0.6 ms	0.4 ms
C4 = 10 uF	0.7R3C4 = 0.03 s	-	-

WNIOSKI .

Podczas badania zależności amplitudy generowanego przebiegu od stałej czasowej RC dla generatora wyzwalanego dochodzimy do wniosku że wartość tej amplitudy maleje wraz ze wzrostem stałej czasowej . Jedynie w przypadku gdy kondensator zostaje ładowany przez źródło prądowe z tranzystorem T2 mamy do czynienia z większymi amplitudami dla mniejszych wartości stałych czasowych . Wraz ze zmniejszaniem wartości amplitudy generowanego sygnału maleje współczynnik wykorzystania napięcia zasilania ( obliczany ze wzoru :

Δ U = E / Um ) . Współczynnik błędu rozmieszczenia zależy od wartości przyłączonego kondensatora , im jest ona większa tym współczynnik mniejszy . W przypadku ładowania kondensatora przez źródło prądowe współczynnik błędu rozmieszczenia wynosi zero . Badania generatora wyzwalanego wykazały że zmiany stałej czasowej RC powodowały zmiany amplitudy przebiegów , nie powodowały natomiast zmian okresu , który był taki sam jak okres sygnału wyzwalającego .

Te same pomiary dla generatora samowzbudnego dały następujące spostrzeżenia

Zmiany stałej czasowej nie powodują zmian amplitudy generowanego sygnału

( Um = 6 V ) a co za tym idzie nie zmienia się współczynnik wykorzystania napięcia zasilania (Δ U = 0.5 ) . Dzieje się tak dlatego że kondensator jest cały czas ładowany do stałej wartości określonej przez dzielnik napięcia R6 i R7 .

Współczynnik błędu rozmieszczenia niewiele zależy od stałej RC i oscyluje wokół wartości 1 V . Jedynie w przypadku ładowania kondensatora przez źródło prądowe współczynnik błędu rozmieszczenia wynosi zero . W związku z tym że amplituda sygnału nie jest zależna od stałej czasowej RC , mamy do czynienia ze zmianami okresu T generowanego sygnału .

Badania generatora z integratorem Millera przyniosły następujące wnioski :

Dla jednakowych wartości stałych czasowych RC otrzymujemy dwie różne wartości amplitudy : mniejszą gdy ładujemy kondensator dodatnimi połówkami napięcia , większą gdy ładujemy kondensator ujemnymi połówkami napięcia .

Współczynnik wykorzystania napięcia zasilania jest ściśle związany z wartością amplitudy sygnału wyjściowego . W przypadku gdy wyeliminujemy diody z obwodu ładowania kondensatora amplituda Um maleje nieznacznie gdy rośnie wartość stałej czasowej . Współczynnik błędu rozmieszczenia wynosi w każdym przypadku zero . Zmiany iloczynu RC wpływają także na zmiany okresu T generowanego przebiegu .

Badania przerzutnika monostabilnego UCY 74121 .

Na podstawie pomiarów czasu trwania impulsu wyjściowego z multiwibratora scalonego stwierdzamy , że czas ten jest równy ( w przybliżeniu ) 0,7 RC . Widać to z charakterystyk Y= f ( R ) oraz Y= f ( C ) . Obliczone teoretycznie wartości niewiele odbiegają od rzeczywistych . W przypadku stałej czasowej R3C4 = 0,03 s nie uzyskaliśmy obrazu generowanego sygnału . Dla wszystkich stałych czasowych czas opóźnienia ( pomiędzy narastającym zboczem sygnału wejściowego a tym samym zboczem sygnału wyjściowego ) wynosił 0,6 ms

Wraz ze wzrostem wartości stałej czasowej wydłuża się czas trwania impulsu Tt Wartość amplitudy sygnału wyjściowego była pomniejszona o około 1,5 V od wartości Uwe . Multiwibratory monostabilne stosuje się do kształtowania impulsów prostokątnych .