ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΙΟ ΟΙ

Transcript

1 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΙΟ ΟΙ 23 ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2011 ΚΑΡΥΟΦΙΛΗΣ ΑΝ ΡΕΑΣ ΑΕΜ: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΤΜΗΜΑ: Α3-1 -

2 Στη σειρά πειραµάτων που ακολουθεί, εξοικειωθήκαµε µε τα όργανα του εργαστηρίου, κατασκευάσαµε ένα κύκλωµα διαιρέτη τάσης και παρατηρήσαµε την, εξαρτώµενη από τη συχνότητα του σήµατος εισόδου, επίδραση της εσωτερικής αντίστασης του παλµογράφου στα αποτελέσµατα µας, και σχεδιάσαµε το συχνοτικό διάγραµµα που έδωσε ένα κύκλωµα χαµηλοπερατού φίλτρου µελετώντας την απόδοσή του. Στη συνέχεια µελετήσαµε το στοιχείο της διόδου σε κυκλώµατα ανόρθωσης, δηλαδή µετατροπής της εναλλασσόµενης τάσης εισόδου σε συνεχή στην έξοδο. Συγκεκριµένα, κατασκευάσαµε τα κυκλώµατα απλής ανόρθωσης, διπλής ανόρθωσης χωρίς πυκνωτή εξοµάλυνσης, µε πυκνωτή εξοµάλυνσης, και µε σταθεροποιητή τάσης µε Zener. Μελετήσαµε τις κυµατοµορφές στην είσοδο και στην έξοδο για κάθε ένα από αυτά τα κυκλώµατα και βγάλαµε συµπεράσµατα για το πόσο αποδοτικά είναι χρησιµοποιώντας µεγέθη όπως ο συντελεστής κυµάτωσης και ο συντελεστής σταθεροποίησης. Η µελέτη αυτή είναι κυρίως ποιοτική και απέδειξε πως όσο πιο πολύπλοκο είναι το κύκλωµα, και εκµεταλλεύεται κάθε πλεονέκτηµα των στοιχείων του, τόσο πιο αποτελεσµατική είναι η ανόρθωση. Τέλος, µελετήσαµε το κύκλωµα ψαλιδισµού τάσης µε Zener το οποίο χρησιµεύει όταν θέλουµε να θέσουµε όρια στην τάση σε ένα σηµείο ενός κυκλώµατος. - ιαιρέτης Τάσης: Σχεδιάζουµε το κύκλωµα διαιρέτη τάσης του παρακάτω σχήµατος, µε R1 = R2 = 100kΩ, ηµιτονοειδές σήµα πλάτους vi = 20 V p p, και µεταβλητής συχνότητας για 4 µετρήσεις: Σχήµα 1: Το κύκλωµα διαιρέτη τάσης του πειράµατος. Στα αριστερά χωρίς να R2 συµπεριλάβουµε την εσωτερική αντίσταση του παλµογράφου: v0 = vi, και R + R στα δεξιά συµπεριλαµβάνοντάς την: v R // R v 2 i 0 = i. R1 + R2 // Ri

3 Οι µετρήσεις που µας έδωσε το πείραµα είναι οι εξής: f vi (khz) v 0 (V) , , ,024 Υπολογίζοντας το πλάτος της τάσης εξόδου χωρίς να συµπεριλάβουµε την εσωτερική αντίσταση του παλµογράφου, θεωρητικά, θα είχαµε µια σταθερή τάση ίση µε R2 v0 vi = 10V R + R =. Στον παρακάτω πίνακα 1 φαίνονται τα σφάλµατα στις τιµές του πλάτους της τάσης εξόδου: 2 v θεωρ. (V) v πειρ. (V) Σφάλµα (%) , , ,024 99,76 Παρατηρούµε ότι καθώς αυξάνεται η συχνότητα της τάσης εισόδου, µεγαλώνει το σφάλµα µας. Αυτό οφείλεται στη χωρητική συµπεριφορά της εσωτερικής αντίστασης του παλµογράφου ( 1/ ω C) που επιφέρει εξάρτηση από τη συχνότητα της τάσης εισόδου, την οποία δε συµπεριλάβαµε στους θεωρητικούς µας υπολογισµούς. Συµπερασµατικά, ένα τέτοιο κύκλωµα είναι ακριβές µόνο στην περίπτωση που η συχνότητα του σήµατος στην είσοδο είναι της τάξης των µερικών khz. - Χαµηλοπερατό Φίλτρο: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα του παρακάτω σχήµατος µε C = 100nFκαι σήµα εισόδου ηµιτονοειδές: R= 10 kω, Σχήµα 2: ιαιρέτης τάσης µε αντίσταση και πυκνωτή (χαµηλοπερατό φίλτρο) - 3 -

4 Σταθεροποιούµε το πλάτος της τάσης εισόδου στα 10V, και παίρνουµε µετρήσεις πλάτους τάσης εξόδου για ένα µεγάλο εύρος συχνοτήτων του σήµατος εισόδου: f (Hz) v 0 (V) v i (V) , , , , , , , , ,019 Από τον τύπο A v 20log 0 =, υπολογίζουµε τη συχνοτική συνάρτηση v i µεταφοράς και την παραθέτουµε σε σχεδιάγραµµα µαζί µε τη συχνότητα σε λογαριθµική κλίµακα: v 0 (V) v i (V) A (db) 10 7,2-2, ,8-8, ,4-12, ,3-17, ,44-27, ,27-31, ,14-37, ,072-42, ,019-54, Συχνοτικό ιάγραµµα f (Hz) A (db) -60 Σχήµα 3: Το συχνοτικό διάγραµµα του χαµηλοπερατού φίλτρου - 4 -

5 Βρίσκουµε ότι η συχνότητα αποκοπής, δηλαδή η συχνότητα στην οποία η A µειώνεται κατά 3dB είναι f, ενώ από τη θεωρία, σύµφωνα µε τον τύπο, είναι έχουµε µια απόκλιση της τάξης του 2,66%. Cπειρ. = 155Hz 1 f C = Hz θεωρ. 2 RC = π, δηλαδή Τέλος, από το συχνοτικό διάγραµµα, φαίνεται πως η ταχύτητα µε την οποία µεγαλώνει η εξασθένιση του σήµατος είναι περίπου 20dB/dec, άρα το κύκλωµά µας είναι ένα 1 ης τάξης χαµηλοπερατό φίλτρο. Συµπερασµατικά, ένα χαµηλοπερατό φίλτρο είναι ένα κύκλωµα που επιτρέπει τα σήµατα µικρών συχνοτήτων να περνάνε, ενώ αποκόπτει τα µεγαλύτερα µε ένα περίπου σταθερό ρυθµό, λόγω της χωρητικής συµπεριφοράς του πυκνωτή, του οποίου η αντίσταση µεγαλώνει όσο µικραίνει η συχνότητα. - Απλή Ανόρθωση: Κατασκευάζουµε το παρακάτω κύκλωµα απλής ανόρθωσης µε πλάτος σήµατος εισόδου vi = 20 V p p, συχνότητα f = 1kHz, και αντίσταση φορτίου R L = 1 kω : Σχήµα 4: Κύκλωµα απλής ανόρθωσης εναλλασσόµενης τάσης, δηλαδή µετατροπής της σε συνεχή, µε δίοδο. Παρατηρούµε τις κυµατοµορφές στην είσοδο και την έξοδο: - 5 -

6 Σχήµα 5: Κυµατοµορφές εισόδου εξόδου Αυτό που παρατηρούµε είναι πως η δίοδος έχει κόψει τις αρνητικές ηµιπεριόδους στην έξοδο, το σήµα εξόδου ξεκινάει αργότερα κατά την ποσότητα χρόνου που χρειάζεται η δίοδος ώστε να έχει στα άκρα της 0,7V και να αρχίσει να άγει, και προφανώς το πλάτος στην έξοδο είναι µειωµένο κατά τα 0,7V που κρατά στα άκρα της η δίοδος. Όπως φαίνεται από το σχήµα, και λαµβάνοντας υπόψη και το ότι το κύκλωµα έχει εκµεταλλευτεί µόνο τις θετικές ηµιπεριόδους, η απλή ανόρθωση δεν είναι ο αποτελεσµατικότερος τρόπος να µετατρέψουµε την εναλλασσόµενη τάση σε συνεχή. - ιπλή ανόρθωση µε γέφυρα: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα του σχήµατος, µε και R = 4.7kΩ : L v = 20, f = 1kHz, i V p p - 6 -

7 Σχήµα 6: Κύκλωµα διπλής ανόρθωσης µε γέφυρα διόδων Για να µετρήσουµε τις AC και DC τάσεις στο φορτίο χρησιµοποιούµε 2V m Vm τις σχέσεις VDC = και V rms = (όπου V rms η ενεργός τιµή της π 2 εναλλασσόµενης τάσης, ώστε να µπορεί να συγκριθεί µε τη συνεχή), άρα V DC 12. 7V και V rms = 14. 1V. Οι κυµατοµορφές στην είσοδο και στο φορτίο είναι οι παρακάτω: Σχήµα 7: Κυµατοµορφές εισόδου φορτίου - 7 -

8 Παρατηρούµε το πλάτος της τάσης στο φορτίο µειωµένο κατά 1,4V καθώς σε κάθε ηµιπερίοδο το ρεύµα συναντά από δύο διόδους που κρατούν στα άκρα τους από 0,7V η καθεµία όταν άγουν. Επίσης βλέπουµε πως, αντίθετα µε το κύκλωµα απλής ανόρθωσης, εδώ εκµεταλλευόµαστε και τις αρνητικές ηµιπεριόδους, που σηµαίνει πως η διπλή ανόρθωση είναι αποτελεσµατικότερη, αλλά και πάλι η τάση στο φορτίο δεν είναι σε καµία περίπτωση συνεχής. - ιπλή ανόρθωση µε γέφυρα και πυκνωτή εξοµάλυνσης: Αυτό που κάνουµε για να εξοµαλύνουµε το σήµα στο φορτίο, ώστε να µοιάζει µε συνεχές, είναι να παραθέσουµε έναν πυκνωτή µε C=22µF παράλληλα στην αντίσταση φορτίου, στο κύκλωµα του προηγούµενου πειράµατος. Οπότε, τώρα, οι κυµατοµορφές στην είσοδο και στο φορτίο είναι αυτές: Σχήµα 8: Κυµατοµορφές εισόδου φορτίου - 8 -

9 Με αυτό το κύκλωµα έχουµε καταφέρει να φορτίζεται ο πυκνωτής µία φορά για κάθε ηµιπερίοδο και κατά τις εκφορτίσεις του να κρατάει µία περίπου σταθερή τάση ώσπου να πολωθεί ξανά η δίοδος και να ξεκινήσει να άγει. Εδώ, η προσέγγιση της τάσης κυµάτωσης µε συνεχή τάση είναι ικανοποιητική. Αριθµητικά, αυτό µπορούµε να το δούµε και µε τον τύπο 2 2 του συντελεστή εξοµάλυνσης, ρ = V /V = V V / V. r DC RMS DC DC Οπότε, για V DC 9. 25V, ρ=0, Σταθεροποίηση Τάσης µε Zener: Ένα περαιτέρω βήµα που µπορούµε να κάνουµε για να βελτιώσουµε ακόµη περισσότερο την ανόρθωση είναι να σταθεροποιήσουµε την τάση µε µια δίοδο Zener. Για το πείραµα αυτό, κατασκευάσαµε το κύκλωµα του παρακάτω σχήµατος µε R S = 1 kω, R L = 4.7kΩ, V Z = 3. 3V : Σχήµα 9: Κύκλωµα εξοµάλυνσης µε σταθεροποιητή τάσης µε Zener Οι AC και DC τάσεις που µετρήσαµε είναι, για τον πυκνωτή, V AC = V και V DC = 6. 4V, ενώ για το φορτίο, V AC = V και V DC = 3. 1V. Οπότε µπορούµε να υπολογίσουµε και το συντελεστή σταθεροποίησης γ = V 0 / E = Από τα κυκλώµατα ανόρθωσης µε τα οποία ασχοληθήκαµε σε αυτά τα πειράµατα, προφανώς αυτό είναι και το πιο αποτελεσµατικό. - Ψαλιδισµός Τάσης µε Zener: Κατασκευάζουµε, τώρα, ένα κύκλωµα ψαλιδισµού τάσης, το οποίο χρησιµεύει σε περιπτώσεις που δε θέλουµε κάποιο ορισµένο σηµείο ενός κυκλώµατος να ξεπερνάει µια συγκεκριµένη τάση. Για το κύκλωµα αυτό - 9 -

10 χρησιµοποιήσαµε δύο διόδους Zener και θέσαµε R= 1 kω, στην παρακάτω διάταξη: v = 20, f 1kHz i V p p =, και Σχήµα 10: Κύκλωµα ψαλιδισµού τάσης Οι κυµατοµορφές που πήραµε στην είσοδο και στην έξοδο είναι: Σχήµα 11: Οι κυµατοµορφές στην είσοδο και την έξοδο του κυκλώµατος ψαλιδισµού

11 Στο κύκλωµα αυτό, σε κάθε περίπτωση, η µία Zener λειτουργεί σα δίοδος και η άλλη σα Zener. Όταν οι δίοδοι άγουν, το σήµα θα παίρνει ελάχιστη και µέγιστη τιµή, V + Z 0. 7V και V V αντίστοιχα. Στο πείραµά µας το 1 Z 2 πλάτος του σήµατος στην έξοδο είναι 12 V p p, µοιρασµένο ισόποσα στα θετικά και στα αρνητικά, άρα οι τάσεις Zener των διόδων είναι ίσες µεταξύ τους, δηλαδή V + V + 1.4= 12 2V = 10.6 V 5. V. Z Z Z Z =

12 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΙΑΚΟΠΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΕ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 2 ΜΑΡΤΙΟΥ 2011 ΚΑΡΥΟΦΙΛΗΣ ΑΝ ΡΕΑΣ ΑΕΜ: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΤΜΗΜΑ: Α3-1 -

13 Σε αυτό το εργαστήριο κάναµε πειράµατα µε διακοπτικά κυκλώµατα από διπολικά τρανζίστορ επαφής npn µε γνώµονα τη µελέτη της συµπεριφοράς τους στη γραµµική περιοχή (ενισχυτική συµπεριφορά), και κυρίως στην περιοχή αποκοπής (συµπεριφορά ανοικτού διακόπτη) και στην περιοχή κόρου (συµπεριφορά κλειστού διακόπτη). Συγκεκριµένα µελετήσαµε το κύκλωµα ηλεκτρονικού διακόπτη µε ένα τρανζίστορ, µετά είδαµε τι βελτιώσεις µπορεί να προσφέρει ένα δεύτερο τρανζίστορ συνδεδεµένο στην έξοδο του πρώτου, µελετήσαµε πως οι λειτουργίες δύο τρανζίστορ επηρεάζουν τη φόρτιση και την εκφόρτιση ενός πυκνωτή σε ένα κύκλωµα ηλεκτρονικού διακόπτη µε δύο τρανζίστορ, µετατρέποντας την τάση εισόδου σε προιονωτή στην έξοδο, και τέλος κατασκευάσαµε λογικά κυκλώµατα πύλης NOT και NOR και είδαµε πως, µε τη διακοπτική λειτουργία, µπορούµε να ελέγξουµε αν και γιατί ένα LED θα ανάβει ή όχι. - Ηλεκτρονικός ιακόπτης Με Ένα Τρανζίστορ: Κατασκευάζουµε κύκλωµα ηλεκτρονικού διακόπτη µε ένα τρανζίστορ, µε V cc = 10V, R = 1kΩ, R B = 27kΩ, και τροφοδοσία από τη γεννήτρια ηµιτονικού σήµατος πλάτους V = 20 και συχνότητας f = 10kHz : i V p p Σχήµα 1: Κύκλωµα ηλεκτρονικού διακόπτη µε ένα τρανζίστορ Λαµβάνουµε µε τον παλµογράφο τις εξής κυµατοµορφές στην είσοδο, και στη βάση και στο συλλέκτη του τρανζίστορ: - 2 -

14 Σχήµα 2: Κυµατοµορφές εισόδου, βάσης και συλλέκτη τρανζίστορ Παρατηρούµε ότι η κυµατοµορφή της βάσης κρατάει σταθερό πλάτος τάσης 0,7V στις θετικές ηµιπεριόδους µιας και αποτελεί µία διοδική, τύπου p-n, επαφή µε τον εκποµπό. Επίσης βλέπουµε πως το πλάτος της τάσης στο συλλέκτη κατά την αποκοπή, δεν είναι ακριβώς ίσο µε V CC, κι αυτό διότι η, σε σειρά συνδεδεµένη, αντίσταση του παλµογράφου επιτρέπει στη δίοδο LED να άγει και να κρατά στα άκρα της 1,5V. Τέλος, διαφαίνεται η τάση 0. V V C sat ) 2 ( =

15 Χρησιµοποιώντας, τώρα, τη σχέση VL = VCC VC(sat) µπορούµε να σχεδιάσουµε την τάση στο φορτίο, βλέποντας ξεκάθαρα, πλέον, πότε το LED ανάβει και πότε σβήνει: Σχήµα 3: Κυµατοµορφή φορτίου Αξίζει να σηµειωθεί πως στο εργαστήριο το LED δε φαινόταν να αναβοσβήνει, αλλά να είναι συνεχώς αναµµένο, λόγω του ότι, όπως φαίνεται και στις κυµατοµορφές, οι χρόνοι στους οποίους γίνονται οι εναλλαγές είναι ασύλληπτα, για το µάτι µας, µικροί. Παρατηρώντας το LED βρήκαµε και την ελάχιστη τάση εισόδου για την οποία ο διακόπτης οδηγείται στον κόρο, V V i sat ) 4 ( =. Όπως φαίνεται στις κυµατοµορφές, η αλλαγή από την αποκοπή στον κόρο διαρκεί κάποιο χρόνο. Με σκοπό τη βελτίωση του κυκλώµατος, επισυνάπτουµε ένα δεύτερο τρανζίστορ στην έξοδο του πρώτου, και συνδέουµε εκεί το φορτίο. - Ηλεκτρονικός ιακόπτης Με ύο Τρανζίστορ: Το κύκλωµα αυτό φαίνεται παρακάτω, και έχει και R = R = kω B1 B2 27 : V CC 10V =, R C = R= 1kΩ 1, - 4 -

16 Σχήµα 4: Κύκλωµα ηλεκτρονικού διακόπτη µε δύο τρανζίστορ Οι κυµατοµορφές στην είσοδο και στις βάσεις και στους συλλέκτες του κάθε τρανζίστορ είναι οι εξής: - 5 -

17 Σχήµα 5: Οι κυµατοµορφές εισόδου, βάσης T 1, συλλέκτη T 1, βάσης T 2, και συλλέκτη T 2 αντίστοιχα. Παρατηρούµε πως όταν το πρώτο τρανζίστορ είναι στην αποκοπή, το δεύτερο είναι στον κόρο, και αντίστροφα. Επιπλέον βλέπουµε από τις κυµατοµορφές το επιθυµητό αποτέλεσµα της µείωσης του χρόνου στον οποίο βρίσκεται στη γραµµική περιοχή το τρανζίστορ, ώστε το άναψεσβήσε του LED να συµβαίνει σχεδόν ακαριαία

18 - ηµιουργία Προιονωτής Τάσης: Το επόµενο εργαστηριακό πείραµα είναι η εφαρµογή της δηµιουργίας προιονωτής τάσης. Και εδώ το κύκλωµά µας αποτελείται από δύο τρανζίστορ σε διακοπτική λειτουργία, όπως φαίνεται στο σχήµα, µε τριγωνικό σήµα εισόδου, V CC = 10V, R = R = kω = R B = 27k, και C = 100nF : C C 2 1 R B1 2 1, Ω Σχήµα 6: Το κύκλωµα µετατροπής σε προιονωτή τάση Μαζί µε την τριγωνική τάση εισόδου, χρησιµοποιήσαµε και τη DC τάση της γεννήτριας. Επίσης παρατηρώντας το δεύτερο τρανζίστορ βρήκαµε τη µέγιστη DC τάση για την οποία οδηγείται στον κόρο, DCmax( T 2 > sat) = 0. 2V. Τοποθετώντας τα άκρα του παλµογράφου στο συλλέκτη του πρώτου τρανζίστορ, είδαµε πως η τότε αντίστοιχη τάση του είναι VCT 1 ( T 2 > sat) = 10V. Με περαιτέρω αύξηση της DC τάσης είδαµε το δεύτερο τρανζίστορ να φεύγει από τον κόρο. Τέλος, είδαµε ότι, για να είναι το δεύτερο τρανζίστορ πάντα στην αποκοπή, πρέπει η τάση εισόδου να είναι V i = 10V. Παρακάτω παραθέτονται οι κυµατοµορφές που παρατηρήσαµε στην είσοδο και την έξοδο: - 7 -

19 - 8 -

20 Σχήµα 7: Οι κυµατοµορφές στην είσοδο, στην έξοδο, στην είσοδο +3,5V DC, στην έξοδο +3,5V DC, στην είσοδο -3V DC, και στην έξοδο -3V DC αντίστοιχα. Παρατηρούµε ότι η αύξηση της DC τάσης σηκώνει την κυµατοµορφή εισόδου κατά τα αντίστοιχα Volts µε αποτέλεσµα να µένει για περισσότερο χρόνο στα θετικά (το πρώτο τρανζίστορ για περισσότερο χρόνο στον κόρο, και το δεύτερο για περισσότερο στην αποκοπή), ενώ η µείωσή της κατεβάζει την κυµατοµορφή µε αποτέλεσµα να µένει περισσότερο χρόνο στα αρνητικά (το πρώτο τρανζίστορ για περισσότερο χρόνο στην αποκοπή, και το δεύτερο για περισσότερο στον κόρο). Αυτός είναι και ο λόγος που οι κυµατοµορφές στην έξοδο παίρνουν τις αντίστοιχες µορφές. Τέλος, παρατηρείται στα σχήµατα πως ο πυκνωτής δεν εκφορτίζεται ακαριαία, αλλά χρειάζεται κάποιο χρόνο, κι αυτό γιατί το τρανζίστορ διέρχεται και από τη γραµµική περιοχή. - Λογικά Κυκλώµατα Και Πίνακες Αλήθειας: Κατασκευάζουµε κύκλωµα πύλης NOT µε τα εξής χαρακτηριστικά: V CC = 10V, R in = 4. 7kΩ, και = kω R 1 : - 9 -

21 Σχήµα 8: Κύκλωµα πύλης NOT Σχεδιάζουµε τον πίνακα αλήθειας εξετάζοντας αν: για τάση εισόδου (In) περίπου ίση µε 0V (τρανζίστορ στην αποκοπή) (0) ή V CC (τρανζίστορ στον κόρο) (1), το LED (Out) είναι αναµµένο (1) ή σβηστό (0): In Out Κατασκευάζουµε, τώρα, και το κύκλωµα πύλης NOR µε R R 4.7kΩ, και R= 1 kω : in 1 = in 2 = V CC = 10V, Σχήµα 9: Κύκλωµα πύλης NOR Αντίστοιχα ο πίνακας αλήθειας είναι:

22 In1 In2 Out ηλαδή σε αυτό το κύκλωµα, όποιος από τους δύο διακόπτες και να πάει στον κόρο, το LED θα σβήσει, και ο µόνος τρόπος να ανάψει είναι να είναι και οι δύο στην αποκοπή

23 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΕΝΙΣΧΥΤΩΝ ΜΕ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ 9 ΜΑΡΤΙΟΥ 2011 ΚΑΡΥΟΦΙΛΗΣ ΑΝ ΡΕΑΣ ΑΕΜ: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΤΜΗΜΑ: Α3-1 -

24 Σε αυτό το εργαστήριο πειραµατιστήκαµε µε διπολικά τρανζίστορ επαφής τύπου npn σε γραµµική λειτουργία ( ic = βib ). Σε αυτή τη λειτουργία τα τρανζίστορ έχουν ενισχυτικό χαρακτήρα οπότε µελετήσαµε ενισχυτικές συνδεσµολογίες, µε γνώµονα τις αντιστάσεις εισόδου και εξόδου τους, και την ενίσχυσή τους. Ξεκινήσαµε µε ένα κύκλωµα ενισχυτή τάσης κοινού εκποµπού (προενισχυτής) και είδαµε πως το σήµα αναστρέφεται και ενισχύεται. Είδαµε πως µπορούµε να αυξήσουµε την ενίσχυση αυτή, αλλά και πόσο δραστικά µειώνεται όταν προσπαθούµε να την εκµεταλλευτούµε µέσω ενός φορτίου. Τέλος, σχεδιάσαµε και µελετήσαµε ένα πλήρες κύκλωµα που ενισχύει την τάση, αλλά και την εκµεταλλεύεται σχεδόν χωρίς απώλειες. - Κύκλωµα Ενισχυτή Τάσης Κοινού Εκποµπού: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα κοινού εκποµπού µε V CC = 10V, R 1 = 8.2kΩ, R2 = 3. 3kΩ, R C = 1 kω, R E = 470Ω C = C 100nF : 1 2 = V = 2, f = 10kHz, i V p p, και Σχήµα 1: Κύκλωµα ενισχυτή τάσης κοινού εκποµπού Παρατηρώντας ταυτόχρονα, µε τα δύο κανάλια του παλµογράφου, την είσοδο και την έξοδο του κυκλώµατος, βλέπουµε την τάση στην έξοδο ενισχυµένη σε σχέση µε την είσοδο, ηµιτονική, και µε ανεστραµµένη φάση (180 µοίρες), επιβεβαιώνοντας πως το κύκλωµά µας λειτουργεί και αποτελεί έναν ενισχυτή τάσης. Μετράµε V0 = 4V p pκαι συνεπώς η ενίσχυση είναι A V = V0 / Vi = 2. Θεωρητικά, από το AC ισοδύναµο κύκλωµα, η ενίσχυση αναµενόταν να είναι AV = RC / RE = 1000 / 470= (όπου το µείον δηλώνει την αναστροφή του σήµατος στην έξοδο), οπότε το πείραµα ήταν επιτυχές και ακριβές

25 Κρύβοντας, τώρα στον παλµογράφο τις DC συνιστώσες, και επανεµφανίζοντάς τες, µετράµε τα δυναµικά πόλωσης στους ακροδέκτες του τρανζίστορ: V BdcPol = 2. 8Vστη βάση, V EdcPol = 2. 1V στον εκποµπό, και V CdcPol = 6Vστο συλλέκτη. Τέλος, σχεδιάζουµε το συχνοτικό διάγραµµα BODE του κυκλώµατος, υπολογίζοντας τη συχνοτική συνάρτηση µεταφοράς A= V log 0 20, για V i µεγάλο εύρος συχνοτήτων κρατώντας σταθερή την τάση εισόδου: f (khz) V0 (V) Vi (V) A (db) 0,3 1,6 2-1,94 0,5 2,45 2 1,76 1 3,5 2 4,86 3 4,2 2 6,44 5 4,2 2 6, ,3 2 6, ,4 2 6, ,4 2 6, ,2 2 6, , ,7 2 5, ,6 2 2, ,2 2-4, ,8 2-7,96 Σχήµα 2: ιάγραµµα BODE κυκλώµατος ενισχυτή τάσης κοινού εκποµπού (στον οριζόντιο άξονα είναι η συχνότητα σε khz λογαριθµιµένη, και στον κάθετο η συχνοτική συνάρτηση µεταφοράς σε db) - 3 -

26 Παρατηρούµε µία πτώση της ενίσχυσης στις πολύ χαµηλές και πολύ υψηλές συχνότητες κι αυτό πρέπει να οφείλεται στη χωρητική, εξαρτώµενη από τη συχνότητα του σήµατος, συµπεριφορά της αντίστασης των πυκνωτών. Συµπερασµατικά, το ρεύµα συλλέκτη προκαλεί αύξηση της τάσης µε αποτέλεσµα το κύκλωµά µας να αποτελεί έναν ενισχυτή τάσης. Η ενίσχυση σε αυτό το κύκλωµα εξαρτάται από τις αντιστάσεις R C (ανάλογα) και R E (αντιστρόφως ανάλογα), όµως µπορούνε να πάρουν έως µία µέγιστη και ελάχιστη τιµή αντίστοιχα διότι η αύξηση της πρώτης επιφέρει αύξηση της αντίστασης εξόδου, και η µείωση της δεύτερης αποσταθεροποίηση του σηµείου λειτουργίας του ενισχυτή. Με σκοπό τη βελτίωση της ενίσχυσης προσθέτουµε έναν πυκνωτή παράλληλα στην R E. - Κύκλωµα Ενισχυτή Τάσης µε Πυκνωτή στον Εκποµπό: Ο πυκνωτής που προσθέτουµε έχει είναι, πλέον, αυτό: C = 22µ Fκαι το συνολικό κύκλωµα E Σχήµα 3: Κύκλωµα ενισχυτή τάσης µε πυκνωτή στον εκποµπό Επιβεβαιώνουµε και πάλι την ενισχυτική λειτουργία του κυκλώµατος παρατηρώντας την αυξηµένη, συγκριτικά µε την είσοδο, ηµιτονική τάση στην έξοδο σε ανεστραµµένη φάση, µε τη διαφορά πως η ενίσχυση φαίνεται, τώρα, να είναι µεγαλύτερη. Συγκεκριµένα, µετρήσαµε για A = 40. V V i = 0. 2V, V 8V 0 = δηλαδή ενίσχυση - 4 -

27 Επίσης υπολογίσαµε τα δυναµικά πόλωσης στους ακροδέκτες του τρανζίστορ: V BdcPol = 2. 8Vστη βάση, V EdcPol = 2. 1V στον εκποµπό, και V CdcPol = 6. 5Vστο συλλέκτη. Λόγω της αδυναµίας της γεννήτριας να δώσει πολύ χαµηλές τάσεις ως είσοδο, το σήµα στον παλµογράφο ήταν ψαλιδισµένο µε αποτέλεσµα οι µετρήσεις µας να βασίζονται στο διπλασιασµό του πλάτους της µη ψαλιδισµένης ηµιπεριόδου του σήµατος. Για τον ίδιο λόγω δε µπορέσαµε να µετρήσουµε το µέγιστο σήµα εισόδου για το κύκλωµα, µιας και η µέτρησή του εξαρτάται από την πρώτη εµφάνιση ψαλιδισµού της τάσης. Ένα τέτοιο κύκλωµα επιτυγχάνει τη µεγάλη αύξηση της ενίσχυσης, µε κόστος, όµως, µεγάλες τάσεις εξόδου που ξεπερνούν τα όρια της περιοχής γραµµικής λειτουργίας του τρανζίστορ. - Ενισχυτής Τάσης µε Φορτίο: Για να αποκτήσουν ένα ρεαλισµό τα πειράµατά µας, συνδέουµε µια αντίσταση φορτίου R L = 1 kω στην έξοδο (έχοντας αφαιρέσει τον πυκνωτή του προηγούµενο πειράµατος), και πάµε να δούµε κατά πόσο µπορούµε να εκµεταλλευτούµε την ενίσχυση του κυκλώµατός µας. Φροντίζουµε το σήµα εισόδου να είναι V = 2 συχνότητας f 10kHz i V p p = : Σχήµα 4: Κύκλωµα ενισχυτή τάσης κοινού εκποµπού µε φορτίο στην έξοδο Αυτό που παρατηρούµε είναι ότι V i = V0 = 2V, δηλαδή ενίσχυση A V = 1, ενώ µε τα ίδια δεδοµένα, το ίδιο κύκλωµα χωρίς το φορτίο µας έδινε A V = 2. ηλαδή, µε την προσθήκη του φορτίου, ότι µπαίνει, βγαίνει (δεν υπάρχει ενίσχυση του σήµατος)! - 5 -

28 Το αποτέλεσµα αυτό οφείλεται στην, κατά πολύ µικρότερη από την R C, αντίσταση φορτίου, µιας και η ενίσχυση εξαρτάται από τον παράλληλο συνδυασµό τους. Για να αποδώσει, τελικά, ο ενισχυτής τάσης κοινού εκποµπού, θα πρέπει ανάµεσα σε αυτόν και στο φορτίο να παρεµβάλλεται ένα κύκλωµα µεγάλης αντίστασης εισόδου και µικρής αντίστασης εξόδου. Ένα τέτοιο κύκλωµα είναι αυτό του ενισχυτή κοινού συλλέκτη (ακολουθητής τάσης ή buffer). - Πλήρες Κύκλωµα Ενισχυτή 2 Βαθµίδων µε Φορτίο: Παρεµβάλλουµε, λοιπόν, το κύκλωµα ακολουθητή τάση ανάµεσα στον ενισχυτή τάσης κοινού εκποµπού και στο φορτίο, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήµα. Και είναι R = R = 6. 8kΩ R = 470, R L = 1 kω, και C 100nF V = 2 : = για 3 i V p p 3 4, E 2 Ω Σχήµα 5: Πλήρες κύκλωµα ενισχυτή τάσης 2 βαθµίδων µε φορτίο στην έξοδο Μετράµε την τάση εξόδου στον ενισχυτή κοινού εκποµπού V0 commone = 3. 15V, και την τάση στο φορτίο V L = V0 = 3V. Συνεπώς, το πρώτο κύκλωµα επιτυγχάνει την ενίσχυση, και το δεύτερο τη φέρνει σχεδόν άθικτη στο φορτίο! Σηµειώνεται ότι ο ακολουθητής τάσης δεν αναστρέφει τη φάση του σήµατος εισόδου του, συνεπώς, και πάλι, το σήµα στην έξοδο είναι ανεστραµµένο σε σχέση µε της εισόδου, λόγω της αναστροφής που επιφέρει το κύκλωµα ενίσχυσης τάσης κοινού εκποµπού

29 Με αυτό το πείραµα επιβεβαιώσαµε τη µικρή αντίσταση εξόδου και τη µεγάλη αντίσταση εισόδου του κυκλώµατος ακολουθητή τάσης, και είδαµε την αποτελεσµατικότητα της εφαρµογής του στα κυκλώµατα ενίσχυσης τάσης

30 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΒΑΣΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΕ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥΣ ΕΝΙΣΧΥΤΕΣ 16 ΜΑΡΤΙΟΥ 2011 ΚΑΡΥΟΦΙΛΗΣ ΑΝ ΡΕΑΣ ΑΕΜ: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΤΜΗΜΑ: Α3-1 -

31 Στα πειράµατα αυτού του εργαστηρίου µελετάµε βασικά κυκλώµατα, υψηλού κέρδους ενίσχυσης τάσης, µε Τελεστικούς Ενισχυτές (Τ.Ε.). Τα πλεονεκτήµατα που προσφέρουν αυτού του είδους οι ενισχυτές, σε σχέση µε τα τρανζίστορ, είναι πολύ µεγάλη αντίσταση εισόδου, η µηδενική αντίσταση εξόδου, το άπειρο εύρος ζώνης συχνοτήτων, η απλοποίηση των κυκλωµατικών συνδεσµολογιών, το µικρό µέγεθος, και το χαµηλό κόστος. Ο Τ.Ε. έχει µια είσοδο αντιστροφής (-) και µία είσοδο µη αντιστροφής (+), µία έξοδο, και δύο εισόδους για την τροφοδοσία του και αυτό που κάνει είναι να ενισχύει τη διαφορά τάσεων των εισόδων του. Τα γραµµικά κυκλώµατα τελεστικών ενισχυτών µε τα οποία πειραµατιστήκαµε στο εργαστήριο είναι ο ενισχυτής αντιστροφής, που επανατροφοδοτεί την είσοδο αντιστροφής µε ένα µέρος του σήµατος εξόδου, ο ενισχυτής χωρίς αντιστροφή, ο ενισχυτής άθροισης, που αθροίζει τις επιδράσεις δύο χωριστών τάσεων εισόδου στην έξοδο, και το κύκλωµα ολοκλήρωσης µε Τ.Ε.. - Ενισχυτής Αντιστροφής: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα ενισχυτή αντιστροφής του παρακάτω σχήµατος µε τάσεις τροφοδοσίας στον Τ.Ε. + V CC = 12V, V CC = 12V. Επειδή η ενίσχυση του κυκλώµατος περιγράφεται από τη σχέση A = R / R, και V 2 1 θέλουµε να πετύχουµε ενίσχυση 20, χρησιµοποιούµε R 2 = 20R1. Στο πείραµά µας R1 = 1kΩ και R2 = R21+ R22 = = 20kΩ σε σειρά: Σχήµα 1: Κύκλωµα ενισχυτή αντιστροφής µε Τ.Ε

32 Έχοντας το ένα κανάλι του παλµογράφου στην είσοδο, και το άλλο στην έξοδο παρατηρούµε τις κυµατοµορφές. Μετράµε V i = 0. 2Vκαι V = 0 4V, άρα η ενίσχυση είναι A V = V0 / Vi = 20, όσο ακριβώς την περιµέναµε από τη θεωρία! Προφανώς το σήµα εξόδου βρίσκεται σε φάση 180 µοιρών µε το σήµα εισόδου λόγω της αρνητικής ανάδρασης. Αυξάνουµε, τώρα, την τάση εισόδου έως ότου παρατηρήσουµε στον παλµογράφο ψαλιδισµό του σήµατος εξόδου (κόρος). Εκεί µετράµε τις τάσεις κόρου V0 K = 11Vκαι V0 K = 11V. Οι µετρήσεις επαληθεύονται από τη θεωρία γιατί περιµέναµε V0 K VCC = 12Vκαι V0K VCC = 12V. Σε αυτό το σηµείο µετράµε και τη µέγιστη επιτρεπτή τάση εισόδου, για να δουλεύει ο Τ.Ε. σε γραµµική λειτουργία, V = i max 1. 2V. - Ενισχυτής Χωρίς Αντιστροφή: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα ενισχυτή χωρίς αντιστροφή του σχήµατος µε + V CC = 10Vκαι V CC = 10V στον Τ.Ε.. Ζητείται επίτευξη ενίσχυσης 11, οπότε, σύµφωνα µε τον τύπο που περιγράφει την ενίσχυση αυτού του κυκλώµατος A 1 / R V = + R 2 1, πρέπει R 2 = 10R1. Εδώ χρησιµοποιήσαµε R1 = 1kΩ και R2 = 10kΩ : Σχήµα 2: Ενισχυτής χωρίς αντιστροφή Όπως και πριν, µετράµε τις τάσεις εισόδου και εξόδου, V i = 1. 2Vκαι V = 12. 8V. ηλαδή ενίσχυση A V / V , σχεδόν ίση µε αυτήν που 0 V = 0 i = - 3 -

33 περιµέναµε. Και εδώ τα σήµατα εισόδου και εξόδου είναι σε φάση 180 µοιρών λόγω της αρνητικής ανάδρασης. Μετράµε και τις τάσεις κόρου V0 K = 9. 5Vκαι V0 K = 9. 5V, τιµές επαληθευµένες από τη θεωρία όπου V0 K VCC = 10Vκαι V0K VCC = 10V. - Ενισχυτής Άθροισης: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα ενισχυτή άθροισης µε τροφοδοσία στον Τ.Ε. + V CC = 12Vκαι V CC = 12V, R 1 = 470Ω, R2 = R3 = 1kΩ, ηµιτονικό σήµα πλάτους 10 V p p και συχνότητας 350Hz για την είσοδο_1, και την TTL έξοδο της γεννήτριας για την είσοδο_2: Σχήµα 3: Κύκλωµα ενισχυτή άθροισης Καταγράφουµε τις κυµατοµορφές εισόδου: - 4 -

34 Σχήµα 4: Κυµατοµορφές εισόδων για τον ενισχυτή άθροισης Το σχήµα του σήµατος εξόδου, λόγω τεχνικών προβληµάτων, ήταν ασαφές και κάτω από τις οδηγίες των επιβλεπόντων καθηγητών το θεωρήσαµε σωστό. Οι µόνες πληροφορίες που καταφέραµε να αποσπάσουµε ήταν η φάση 180 µοιρών εξόδου εισόδων, και η προσεγγιστική µέτρηση των τάσεων εισόδου V in _ 1 = 4Vκαι V in _ 2 = Κύκλωµα Ολοκλήρωσης µε Τ.Ε.: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα ολοκλήρωσης µε Τ.Ε. όπου + V CC = 12Vκαι V CC = 12V, R= 1 kω, R1 = 100kΩ, C = 22nF, και τετραγωνικό σήµα εισόδου συχνότητας 1KHz και πλάτους 1.5V p p : Σχήµα 5: Κύκλωµα ολοκλήρωσης µε Τ.Ε

35 Καταγράφουµε τις κυµατοµορφές εισόδου και εξόδου: Σχήµα 6: Κυµατοµορφές εισόδου εξόδου κυκλώµατος ολοκλήρωσης µε Τ.Ε. Παρατηρούµε την ολοκλήρωση του τετραγωνικού σήµατος εισόδου σε τριγωνικό στην έξοδο, καθώς και τη διαφορά φάσης τους κατά 180 µοίρες

36 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΕΛΕΣΤΙΚΟΥ ΕΝΙΣΧΥΤΗ 23 ΜΑΡΤΙΟΥ 2011 ΚΑΡΥΟΦΙΛΗΣ ΑΝ ΡΕΑΣ ΑΕΜ: ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΟ ΤΜΗΜΑ: Α3-1 -

37 Στα πειράµατα που ακολουθούν ασχολούµαστε µε τη µη γραµµική λειτουργία των τελεστικών ενισχυτών (Τ.Ε.). Η λειτουργία αυτή οφείλεται είτε σε απουσία αρνητικής ανάδρασης είτε στην παρουσία θετικής ανάδρασης και η τάση εξόδου του Τ.Ε. µπορεί να πάρει µόνο τις τιµές της θετικής και αρνητικής τάσης κόρου. Συγκεκριµένα, µελετήσαµε το συγκριτή τάσης και πως αυτός συγκρίνει µία τάση εισόδου µε µία τάση αναφοράς, πως ένα κύκλωµα σκανδαλισµού Schmitt µπορεί να εξαλείφει τα προβλήµατα θορύβου, και την υστέρησή του, τη λειτουργία του πολυδονητή, και της περιόδου της εξόδου του. - Κύκλωµα µε Τελεστικό Ενισχυτή σε Μη Γραµµική Λειτουργία: Κατασκευάζουµε το παρακάτω κύκλωµα, µε τελεστικό ενισχυτή σε µη γραµµική λειτουργία, µε ηµιτονικό σήµα εισόδου πλάτους Vi = 1 V p p, 1, και τάσεις τροφοδοσίας στον Τ.Ε. + V CC =+ 12V, C = 22nF, R = R2 = 10kΩ V CC = 12V : Σχήµα 1: Κύκλωµα µε Τ.Ε. σε µη γραµµική λειτουργία Καταγράφουµε τις κυµατοµορφές στην είσοδο και στα σηµεία Α, Β, και Γ: - 2 -

38 - 3 -

39 Σχήµα 2: Κυµατοµορφές εισόδου και σηµείων Α, Β, και Γ του κυκλώµατος Μελετώντας τα αποτελέσµατα και τη διάταξη του κυκλώµατος συµπεραίνουµε ότι είναι ένας συγκριτής τάσης. Συγκεκριµένα συγκρίνεται η τάση εισόδου µε την τάση της εισόδου αναστροφής (εδώ γειώνεται απευθείας οπότε V = Vref = 0V ). Συνεπώς, κάθε φορά που η είσοδος είναι στη θετική ηµιπερίοδο, η διαφορά εισόδου και εισόδου αναστροφής είναι θετική και η έξοδος του Τ.Ε. (Α) πηγαίνει στο + V0 k + VCC = + 12V (πειραµατικά +11V). Αντίστοιχα, όταν η είσοδος είναι στην αρνητική ηµιπερίοδο, η διαφορά εισόδου αναστροφής και εισόδου είναι αρνητική και η έξοδος του Τ.Ε. πηγαίνει στο V0k VCC = 12V (πειραµατικά -11V). Στη συνέχεια, µε την προσθήκη πυκνωτή (Β), ο τετραγωνικός παλµός εξόδου µετατρέπεται σε τριγωνικό λόγω φορτω-εκφόρτωσης, και µε τη δίοδο (Γ) αποκόπτονται οι αρνητικές ηµιπερίοδοι τις εξόδου. Αυξάνουµε, τώρα, το πλάτος σήµατος εισόδου σε V i = 6V, και παραθέτουµε µία DC τάση ίση µε +5V στην αναστρέφουσα είσοδο. Τα αποτελέσµατα των µετρήσεών µας και η λειτουργία του κυκλώµατος µένουν απολύτως όµοια, µόνο που η τάση αναφοράς είναι πλέον 5V και εµφάνιση σήµατος εξόδου έχουµε µόνο όταν η τάση εισόδου περνάει από την τάση αναφοράς. Όντας µόνο 6V, αυτό συµβαίνει πολύ σπανιότερα από ότι µε τα προηγούµενα δεδοµένα, µε αποτέλεσµα οι παλµοί να είναι πιο στενοί! - Κύκλωµα Σκανδαλισµού Schmitt: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα σκανδαλισµού Schmitt µε R1 = 4. 7kΩ, R2 = 1kΩ και τάσεις τροφοδοσίας στον Τ.Ε. + V CC =+ 12V, V CC = 12V, και - 4 -

40 εφαρµόζουµε στην είσοδο τριγωνικό σήµα πλάτους 3V και συχνότητας f 100Hz = : Σχήµα 3: Κύκλωµα σκανδαλισµού Schmitt Καταγράφουµε τις κυµατοµορφές εισόδου και εξόδου του κυκλώµατος: Σχήµα 4: Κυµατοµορφές εισόδου-εξόδου κυκλώµατος σκανδαλισµού Schmitt - 5 -

41 Μετρούµε από τα σχήµατα την τάση εισόδου την οποία όταν ξεπερνούµε, παίρνουµε στην έξοδο V0 = V0 k (κατώτερο κατώφλι τάσης), και την τάση εισόδου κάτω από την οποία παίρνουµε στην έξοδο V0 = + V0k (ανώτερο κατώφλι τάσης): V LT = 2V V UT = 2V Θεωρητικά οι αναµενόµενες αυτές τάσεις είναι: R2 R2 V UT = ( + V0k ) ( + VCC ) = και R + R R + R V LT 2 1 R2 R2 = ( V0 k ) ( VCC R + R R + R ) = σε σχεδόν απόλυτη συµφωνία µε το πείραµα. Θέτουµε, τώρα, τη λειτουργία του παλµογράφου σε ΧΥ και καταγράφουµε την κυµατοµορφή: Σχήµα 5: Κυµατοµορφή στον παλµογράφο σε ΧΥ λειτουργία Η κυµατοµορφή αυτή είναι προφανώς ο βρόχος υστέρησης της χαρακτηριστικής εισόδου-εξόδου του κυκλώµατος σκανδαλισµού και δείχνει την καθυστέρηση των µεταβάσεων της αλλαγής και επαναφοράς της κατάστασης της τάσης εξόδου ανάλογα µε την τάση εισόδου. Αυξάνοντας την τιµή της αντίστασης R 2, ξεκινώντας από το 1kΩ, παρατηρούµε το Χ να αυξάνει µε ρυθµό περίπου ίσο µε 0,1V/100Ω. Αυτό έως ότου φτάσαµε την τιµή των 1,67kΩ όπου η κυµατοµορφή γίνεται πρακτικά µια ευθεία. Η αύξηση αυτή οφείλεται στην αναλογική σχέση του ανώτερου και κατώτερου κατωφλίου τάσης µε την αντίσταση R

42 - Γεννήτρια Ορθογωνίων Παλµών - Πολυδονητής: Κατασκευάζουµε το κύκλωµα γεννήτριας ορθογωνίων παλµών µε R1 = 4. 7kΩ, R2 = 1kΩ, C = 100nF, τάσεις τροφοδοσίας στον Τ.Ε. + V CC =+ 12V, V CC = 12V, και R από το κιβώτιο αντιστάσεων: Σχήµα 6: Γεννήτρια ορθογωνίων παλµών Καταγράφονται οι κυµατοµορφές λειτουργίας του: - 7 -

43 Σχήµα 7: Κυµατοµορφές λειτουργίας γεννήτριας ορθογωνίων παλµών Καταρτούµε, τώρα, έναν πίνακα αντίστασης R συχνότητας εξόδου, και σχεδιάζουµε το αντίστοιχο διάγραµµα: R (kω) T (ms) f (1/ms)

44 ιάγραµµα αντίστασης R - συχνότητας εξόδου f (1/ms) R (kω) Σχήµα 8: ιάγραµµα αντίστασης R συχνότητας εξόδου Η περιοχή συχνοτήτων λειτουργίας του κυκλώµατος φαίνεται να είναι από 0 έως ~50kΩ. - Ασύµµετρος Πολυδονητής: Συµπληρώνουµε το προηγούµενο κύκλωµα µε µία διάταξη ώστε να κατασκευαστεί ο ασύµµετρος πολυδονητής, όπου R2 = 10kΩ, R = kω, R4 = 1kΩ, C = 100nF, τάσεις τροφοδοσίας στον Τ.Ε. + V CC =+ 12V, V CC = 12V, και R 1από το κιβώτιο αντιστάσεων: - 9 -

45 Σχήµα 9: Ασύµµετρος πολυδονητής Ρυθµίζουµε τη διάρκεια των δύο ηµιπεριόδων στην έξοδο να έχουν σχέση 1:4 και καταγράφουµε τις κυµατοµορφές:

46 Σχήµα 10: Κυµατοµορφές εισόδου-εξόδου ασύµµετρου πολυδονητή Η δυνατότητα ρύθµισης της διάρκειας των ηµιπεριόδων στην έξοδο έγκειται στην εξάρτησή τους από το ανώτερο και κατώτερο κατώφλι τάσης, και από τη σταθερά χρόνου του πυκνωτή, που µπορούµε να µεταβάλλουµε µέσω της αντίστασης