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
