Oscillatore astabile con integrato 7414

Appunti di Elettronica, Prof. Aniello Celentano, a.s. 2013/2014
Oscillatore astabile con integrato 7414
Analizziamo lo schema elettrico riportato di seguito. Il circuito rappresenta un oscillatore astabile
realizzato con inverter 7414. Questo integrato è costituito da 6 porte NOT con ingresso a TriggerSchmitt. Analizziamo il funzionamento del circuito.
Supponiamo che il condensatore C è inizialmente
scarico e che l’ingresso della prima porta NOT sia a
livello elettrico basso. In questa ipotesi restano
determinate le uscite di tutte le altre porte NOT
presenti nello schema, incluso l’uscita Vout.
L’uscita della terza porta è alta, elettricamente
significa +5 Volt. In questa condizione l’uscita
bassa della seconda porta si propaga, tramite il
condensatore C, all’ingresso della prima porta,
all’anodo del diodo D e alla resistenza R1. Quest’ultima resistenza, sottoposta ad una d.d.p. di +5
Volt, è attraversata da una corrente che tende a caricare il condensatore C. Il diodo D risulta
contropolarizzato (circuito aperto) e quindi la resistenza R2 non è coinvolta in questa prima analisi.
Il condensatore C tende a caricarsi. Per effetto di tale carica, il potenziale in ingresso alla porta [1]
tende ad aumentare e a superare la tensione di soglia della porta (VTH). E’ evidente che quando tale
tensione supera il livello di soglia l’uscita della porta commuta facendo commutare pure tutte le
altre porte NOT che seguono in cascata, come è facile verificare dall’analisi dello schema.
L’uscita del circuito, la tensione Vout, commuta il livello elettrico portandosi a livello alto. L’uscita
Vout commuta ogni volta che si attraversano le soglie VTH e VTL in ingresso alla porta [1].
Commutando tutte le uscite, l’uscita della porta [3] diventa bassa. Il diodo risulta polarizzato
direttamente per effetto del potenziale raggiunto dal condensatore. Questo, pertanto, si scarica
attraverso il diodo D e la resistenza R2.
Quando il condensatore si scarica, il potenziale in ingresso alla porta [1] scende sotto il livello di
soglia VTL della porta con conseguente commutazione dell’uscita della porta e di tutte le porte
successive in cascata. Pertanto cambiano tutti i potenziali delle uscite delle porte NOT, il
condensatore riprende a caricarsi, ripetendo tutto il ciclo appena descritto.
Il processo di carica-scarica del condensatore prosegue all’infinito permettendo di avere sull’uscita
Vout un segnale digitale binario astabile. Le due resistenze, insieme al condensatore C, hanno
l’effetto di determinare sia la frequenza di oscillazione che il Duty-Cycle del segnale (Rapporto tra
il periodo TON e il periodo totale TON+TOFF).
---Esercitazione di laboratorio--1) Rivedere il concetto di porta logica con Trigger di Schmitt.
2) Procurarsi il datasheet dell’integrato DM74LS14 oppure SN74LS14
3) Procurarsi il datasheet del diodo 1N4007
4) Montare il circuito su breadboard in modo che sia agevole cambiare i componenti R-C
5) Compilare una tabella di misure in cui si riportino R1 , R2 , C , TON e TOFF.
6) Relazionare con schemi elettrici, datasheet e disegni del montaggio eseguito.
7) Valori di inizio prova: R1=10 k , R2=560 , C=154 nF (f=1kHz, DC=50%).
8) Ricavare un’espressione analitica per TON e TOFF in funzione di R1, R2 e C.
---Procedimento---Fissare un valore per la resistenza R2 e il condensatore C. Eseguire 5 misure raddoppiando per ogni
misura il valore di R1. Per ogni variazione di R1 annotare il tempo TON e TOFF del segnale VOUT.
Ripetere per almeno 5 volte il gruppo di misure raddoppiando di volta in volta il valore del
condensatore.
Appunti di Elettronica, Prof. Aniello Celentano, a.s. 2013/2014