ĆW-6 - przerzutnik monostabilny PDF

Preview

Summary

przerzutnik monostabilny...

Description

LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH Grupa laboratoryjna Prowadzący: dr inż. Janusz Pieńkowski

Data wykonania ćw.: 2017

TEMAT ĆWICZENIA: Przerzutnik monostabilny z wykorzystaniem układu typu "555" Lp.

Nazwisko i imię

Oceny

1. 2. 3.

Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki Katedra Teorii Pola, Układów Elektronicznych i Optoelektroniki

1

1. Wstęp teoretyczny. Przerzutniki – stosuje się je do przechowywania małych ilości danych, do których musi być zapewniony ciągły dostęp. Każdy przerzutnik można zrealizować w podstawowej strukturze dobierając odpowiednie człony sprzęgające (czyli rezystory i kondensatory). Uniwersalnym i szeroko stosowanym układem jest układ scalony 555. Układ ten można stosować przy przerzutnikach monostabilnych, jak i astabilnych. Charakteryzuje się on małą wrażliwością na zmiany napięcia zasilającego, dużą stabilnością temperaturową oraz dużą odpornością na zakłócenia.

2. Cel ćwiczenia. Celem ćwiczeń było poznanie budowy, zasady działania przerzutnika oraz metod pomiaru parametrów przerzutnika monostabilnego skonstruowanego w oparciu o układ scalony „555”. Należało zaprojektować poprawny układ o zadanych wcześniej parametrach, zgodnie z instrukcją laboratoryjną. Następnie przylutować odpowiednie elementy na płytkę oraz sprawdzić czy zbudowany układ działa poprawnie.

3. Część pomiarowa. Na początku zajęć został złożony przerzutnik z elementów wyliczonych w projekcie. Zmierzono również rzeczywiste wartości elementów.

R1 R2 R3 RA C C1 C2 C3 C4

Projekt 1kΩ 1kΩ 1kΩ 18 k Ω 1,5 nF 1 nF 100 nF 1 µF 100 µF

Rzeczywiste 0,984k Ω 0,9887k Ω 0,9802k Ω 18,202k Ω 1,4921nF 79,25 uF

2

Rys.1 Schemat laboratoryjny przerzutnika skonstruowanego w oparciu o układ scalony „555”.

Rys. 2. Pełny schemat ideowy badanego układu.

3

Rys. 3. Pełny schemat montażowy przerzutnika „555”

4. Opracowanie wyników. 1. Zaobserwować przebieg charakterystyk generatora wyzwalającego oraz impulsów wyzwalających.

Rys. 4. Sygnał generowany i impuls wyzwalający.

4

2. Przebiegu wyjściowego oraz napięcia na kondensatorze C.

Rys. 5. Napięcia na wyjściu oraz napięcie na kondensatorze „C” zmierzone za pomocą oscyloskopu.

5

Symulacje wykonane w LtSpice

Rys. 6. Napięcia na wyjściu oraz napięcie na kondensatorze „C” zasymulowane z programie LTSpice.

6

3. Mierzenie za pomocą oscyloskopu długość generowanego impulsu oraz międzyszczytową impulsu wyjściowego . VCC

UWYP-P

Ƭ

[V]

[V]

[µs]

0,5

-

-

1

-

-

1,5 2

1,84

43,49

2,5

2,32

43,47

3

3.12

43,49

3,5 4

3,76 4,64

43,42 43.49

4,5

5,04

43,49

5,0

5,76

43,5

5,5 6,0

6,40 7,20

43,49 43,49

6,5

7,28

43,49

7,0

8,08

43,49

7,5 8,0

8,4 9,20

43,49 43,50

8,5

9,68

43,49

9,0

10

43,49

9,5 10,0

10,8 11,3

43,49 43,41

10,5

11,6

43,47

11,0

11,7

43,50

11,5 12,0

11,9 12

43,50 43,48

12,5

12,1

43,50

13,0

12,4

43,50

13,5 14,0

12,5 12,6

43,44 43,5

14,5

12,7

43,50

15,0 12,8 43,50 Tab. 1. Tabela pomiarowa ukazująca częstotliwość sygnału wyjściowego i międzyszczytowe napięcie wyjściowe w zależności od napięcia zasilania.

Minimalne napięcia pracy układu VCC=2V (przy mniejszym napięciu określenie wyników nie jest możliwe). 7

Ƭ = Ƭ(VCC) 50 40

Ƭ

30 20 10 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

-10

VCC Wykres 1. Zależność długości impulsu od napięcia zasilania Ƭ = Ƭ(VCC), zakres 0-50 µs.

Ƭ = Ƭ(VCC) 43,52 43,5

Ƭ

43,48 43,46 43,44 43,42 43,4 0

2

4

6

8

10

12

14

16

VCC Wykres 2. Zależność długości impulsu od napięcia zasilania Ƭ = Ƭ(VCC), zakres 43,4 – 43,52 µs.

8

VWYP-P= VWYP-P(VCC) 14 12

VWYP-P

10 8 6 4 2 0 2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

-2

VCC Wykres 3. Zależność międzyszczytowego napięcia wyjściowego od napięcia zasilania VWYP-P = VWYPP(VCC)

4. Obserwacja przebiegów w układzie przerzutnika monostabilnego bez i z modulacją.

9

Rys. 7. Przebieg na wyjściu i kondensatorze C po podłączeniu sinusoidy do MOD_AC ukazane przez oscyloskop.

Rys. 8. Przebieg napięcia na kondensatorze C po podłączeniu generatora sinusoidy do MOD_AC – symulacja z LTSpice.

5.

Częstotliwość pracy układu przy zmianach napięcia modulującego Napięcie sygnału modulującego VmodAC przy którym układ działa prawidłowo bez zauważalnych zniekształceń to zakres 75mV-150mV, wartości te zostały odczytane z oscyloskopu

Następnie zmieniając napięcie Vmod_DC w zakresie 20% do 80% napięcia zasilania zmierzono czas T generowanego impulsu wyjściowego

VMOD_DC

Ƭ

[V]

[µs] 4

86,90

4,2

87

4,4

86,99

4,6 4,8

86,96 130,4

5

483

5,2

513,4

5,4 5,6

481 514,3

5,8

478,3

6 482,2 Tabela. 2. Badanie układu modulatora częstotliwości

10

Ƭ = Ƭ(VMOD_DC) 620 520

Ƭ

420 320 220 120 20 4

4,8

5,6

VMOD_DC Wykres 4. Częstotliwość pracy układu przy zmianach napięcia modulującego Ƭ = Ƭ(VMOD_DC)

6. WNIOSKI. Obserwacje na oscyloskopie zmontowanego odbiegają od wcześniej zasymulowanego układu w programie LTSpice ponieważ w symulacji zastosowano pobudzenie sygnałem prostokątnym a na zajęciach laboratoryjnych korzystaliśmy z pobudzenia sinusoidalnego. Zadana długość impulsu w projekcie wynosiła 30𝜇 𝜇s, a odczytana z oscyloskopu to 43,5𝜇 𝜇s. Wynik jest więc zadawalający.

Przeprowadzone pomiary pozwoliły określić nam minimalne napięcie poprawnej pracy przerzutnika monostabilnego z zadanymi elementami (Tab. 1). Wyniosło ono około VCC=2V. Przy niższym zakresie obraz wyświetlany na ekranie był niestabilny i nieczytelny. W ostatniej części ćwiczenia należało podłączyć zasilacz napięcia stałego do wejścia MOD_DC i zaobserwować zmiany częstotliwości na wyjściu układu. Częstotliwość powinna maleć wraz ze wzrostem napięcia i tak się dzieje na naszym zaprojektowanym przerzutniku to świadczy o dobrze dobranych elementach i dobrze przeprowadzonym ćwiczeniu.

11...