generatore di rampa a gradini
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Istituto Professionale di Stato per l'Industria e l'Artigianato MORETTO Via Luigi Apollonio, 21 BRESCIA GENERATORE DI RAMPA A GRADINI Realizzazione CHIMINI MASSIMILIANO FONTANA MASSIMO della classe 5AI a.s. 1995-96 corso per Tecnici delle Industrie Elettriche ed Elettroniche 1 GENERATORE DI RAMPA A GRADINI Il circuito che stiamo analizzando è un generatore di rampa a gradino (fig.1). Un circuito, cioè ,che può essere utilizzato per fare pratica dell'utilizzo dell' oscilloscopio e anche come generatore di bassa S2 C1 100nF C3 100nF 12 TR1 BC.237 13 D IC1-A A 1 11 2 IC1-B 3 VCC C4 47uF 9 10 C S1 IC1-C R1 220 8 R3 470 C2 10nF R2 50k R13 B 6 IC1-D 1K 4 5 USCITA SINCRONISMO C5 13 12 R12 1K R7 10K 100uF TR2 USCITA SEGNALE R14 22K BC.328 R11 10K R8 10K R4 10K R9 R5 18K R10 22K 12K 7 6 2 3 Ic2 CLR 14 LOAD 11 4 BO DN 5 CO UP QD D 9 QC C 10 1 QB B 15 QA A 74LS193 R6 68K frequenza, in quanto, sia l' ampiezza, che la frequenza del segnale, costituito da 15 scalini,possono essere regolati attraverso delle resistenze variabili. Per semplificare il circuito abbiamo ideato uno schema a blocchi che riassume tutte le funzioni svolte dai componenti (fig.2). 2 C O N T A T O R E GENERATORE IN DI IMPULSI U P / D O W N CONVERTITORE DIGITALE OUT ANALOGICO DEVIATORE -Blocco 1 : Generatore di impulsi Per realizzare questo blocco sono utilizzate 3 porte nand che fanno parte di un circuito integrato TTL 7400 . Ogni porta, adeguatamente connessa con le altre, contribuisce alla formazione dell' onda quadra da cui preleveremo la frequenza necessaria a pilotare il generatore di rampa. Qui sotto vengono riportati i grafici relativi l'evoluzione dell'onda quadra (clock) attraverso le varie porte NAND. Le prime due figure riguardano l'onda formatasi dopo IC1-A (alla frequenza massima e minima). I seguenti grafici riguardano l'evoluzione dell'onda dopo IC1-B 3 I grafici seguenti visualizzano l'onda frequenza massima e minima. dopo IC1-C,sempre a 4 A monte delle porte nand é posizionato un transistor (TR1) di tipo NPN il quale incrementa l' impedenza d' ingresso al circuito elevando così il valore da poche centinaia di Ωa parecchie migliaia di Ω.Se non fosse stato utilizzato questo transistor il valore ohmico (come già detto) sarebbe stato relativamente basso e quindi non avremmo ottenuto in uscita ampie variazioni di frequenza. Variazioni di frequenza che vanno da 50 a 500 Hz questo grazie ad una capacita C2 da 10000 ρF ed un trimmer da 50 KΩ. -Blocco 2 Deviatore Il segnale di clock attraverso il deviatore viene mandato negli ingressi 4 o 5 del contatore. Esso se riceve il segnale sul piedino 4 comincerà un conto alla rovescia da 15 a 0, se invece il segnale entra nel piedino 5 il conteggio parte da 0 e va verso il 15. -Blocco 3 Contatore up/down Questo integrato opera tra 0 e 70 °C. 5 13 12 CLR LOAD BO DN CO UP 14 11 4 5 - i piedini 16 e 8 sono le alimentazioni QD D - le uscite Qa, Qb, Qc, Qd sono i pin 2, 3, 6, 7. Il QC C QB B maggior peso logico è attribuito a Qd ed il minore a QA A Qa. 74LS193 - Il pin 12 è il carry e serve per riportare il conteggio in avanti. Il pin 13 è il borrow o riporto all' indietro. Questi ultimi 2 piedini potrebbero essere usati per collegare degli altri contatori in cascata, oppure per fermare nello schermo dell' oscilloscopio l' immagine della rampa. 7 6 2 3 9 10 1 15 -Blocco 4 Convertitore digitale analogico La funzione svolta dal blocco conclusivo, costituito da una serie di resistenze (R4⇔R10) e dal transistore TR2, è quella di convertire il segnale logico in uscita dal contatore in un segnale analogico. La serie di R6 ed R10 è collegata al pin numero 3 che è quello con peso minore. La serie di R5 ed R9 è collegata al pin di peso logico 2, il loro valore ohmico è dimezzato rispetto alle precedenti, ciò per polarizzare la base di TR2 con un valore di tensione doppio. Lo stesso succede per i piedini 6 e 7 con peso logico 4 e 8, la resistenza associata è sempre dimezzata in modo che la tensione risulti doppia. Questo per far capire che ogni volta che il contatore avanza di un impulso, aumenta di un gradino la tensione di polarizzazione della base di TR2 e quindi la tensione d' uscita. Il trimmer R12 servirà per modificare l' ampiezza del segnale d' uscita cioè adattare l' uscita alla sensibilità d' ingresso dell' oscilloscopio. Qui di seguito riportiamo il comportamento dell'onda in uscita nei due casi di deviatore UP e deviatore DOWN (con frequenza massima e frequenza minima) 6 Deviatore UP frequenza massima Deviatore UP frequenza minima 7 Deviatore DOWN frequenza minima Deviatore DOWN frequenza massima Dopo aver montato il circuito stampato,ed aver saldato i vari componenti abbiamo collaudato il circuito collegandolo all'oscilloscopio e facendo vari test-point verifichiamo lo svilupparsi dell'onda dopo vari stadi. 8 CONCLUSIONE: In questo circuito abbiamo visto come venga ottenuta una tensione il cui valore sia proporzionale al numero degli impulsi presentati in ingresso sul contatore 74193; inoltre abbiamo compreso la difficile ripartizione delle tensioni all'uscita del contatore , dato dalle resistenze inserite adeguatamente. 9
