Elettronica I (DU)
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ELETTRONICA APPLICATA II (DU) Guida alle esercitazioni di laboratorio - AA 2000-2001 Esercitazione II.5 Generatore onda quadra e triangolare II.5.1 Progetto del generatore Progettare il generatore secondo le specifiche fornite a lezione, prevedendo la possibilità di variare i parametri indicati (i valori dei componenti indicati in questa guida possono corrispondere ad altre specifiche). La specifica sull’ampiezza dell’onda triangolare è data in forma di disuguaglianza; per ottenere valori precisi sarebbe necessario usare un circuito per stabilizzare a valori noti la tensione di uscita del comparatore. Effettuare il progetto in modo da ottenere una ampiezza maggiore di quella specificata, ma quanto piú possibile prossima a tale valore. Per variare il valor medio dell’onda triangolare si spostano le soglie del comparatore (la differenza tra le soglie, cioé l’ampiezza picco-picco dell’onda triangolare, rimane inalterata). Dato che l’escursione di tensione tra le soglie rimane sempre costante, la frequenza rimane costante. Anche variando il duty cycle la frequenza deve rimanere costante. Lo schema completo è riportato in questa pagina; gli schemi per il circuito base e per le varie fasi sono nelle pagine successive. Elenco com ponenti • C0 15 nF • R0 R1 R2 R3 R 4, R 5 100 k Ω 47 k Ω 150 k Ω 1 kΩ 12 k Ω • P1 P2 P3 10 k Ω 10 k Ω 100 k Ω VT VQ CO D1,D2 RO R2 R1 P3 +VCC -VCC R4 P2 R5 P1 R3 Il primo operazionale è l’integratore; il secondo forma il comparatore di soglia. Il rapporto R1/R2 definisce l’ampiezza dell’isteresi (cioé l’ampiezza picco-picco dell’onda triangolare). I tre potenziometri permettono di regolare alcuni parametri come richiesto dalle specifiche P1 varia la percentuale di tensione di uscita riportata verso l’integratore (cambia la frequenza). E` richiesta una variazione di frequenza su un campo 1- 10. Se P1 e R3 sono in rapporto 1:10, spostando il cursore il rapporto di partizione varia da 1:1 a 1:11, e viene cosi’ ottenuta la variazione di frequenza richiesta. P2 sposta la tensione di riferimento per il comparatore (cambia il valor medio dell’onda triangolare). L’ampiezza dell’onda triangolare è legata al rapporto R1/R2, che determina l’intervallo di isteresi. Variando la VR le soglie si spostano di una stessa quantitá, ma rimane inalterato l’intervallo tre le soglie, e la frequenza non cambia. P3 varia le resistenze nei singoli rami di carica dell’integratore senza modificare la somma (quindi varia il duty cycle, mantenendo costante la frequenza). Il rapporto tra P3 ed RO va dimensionato in base al campo di variazione richiesto per il duty cycle. Nel montaggio del circuito predisporre inzialmente il solo circuito base; effettuare le misure e introdurre le modifiche che permettono la variazione dei parametri una alla volta. 1 El2es15l.doc - 08/09/2000 ELETTRONICA APPLICATA II (DU) Guida alle esercitazioni di laboratorio - AA 2000-2001 II.5.2 Generatore quadro/triangolo con A.O.; circuito base a) Misurare frequenza e duty cycle dell’onda quadra; b) Misurare ampiezza e valor medio dell’onda triangolare RO 100k Ω VT CO 15nF VQ R2 150k Ω R1 47k Ω II.5.3 Generatore q/t con A.O.; variazione di frequenza a) Misurare il campo di frequenze dell’onda quadra; RO b) Verificare che il duty cycle rimane costante al variare della frequenza; CO 15nF VT VQ R2 100kΩ R1 P1 10k Ω R3 1kΩ c) Verificare che ampiezza e valor medio dell’onda triangolare rimangono costanti. II.5.4 Generatore q/t con A.O.; variazione di valor medio. VT a) Misurare la variazione del valor medio dell’onda triangolare; b) Verificare che frequenza e duty cycle rimangono costanti; VQ CO R2 RO R1 R5 +VCC R4 c) Verificare che l’ampiezza dell’onda triangolare rimane costante. -VCC 12kΩ P2 12kΩ 10kΩ P1 R3 II.5.5 Generatore q/t con A.O.; variazione di duty cycle. a) Misurare la variazione di duty cycle dell’onda quadra; b) Verificare che la frequenza rimane costante; c) Verificare che ampiezza e valor medio dell’onda triangolare rimangono costanti. VT D 1,D 2 1N4148 R O 47k Ω P3 100k Ω VQ CO R2 R1 +V CC -V CC R4 P2 R 5 P1 R3 2 El2es15l.doc - 08/09/2000 ELETTRONICA APPLICATA II (DU) Guida alle esercitazioni di laboratorio - AA 2000-2001 II.5.6 Generatore di onda quadra basato su porta logica con ingresso a trigger. Progettare un generatore di onda quadra basato sull’invertitore con isteresi 74HC14, secondo le seguenti specifche: frequenza tensione di alimentazione 100 KHz 5V Quale è il campo di valori ammissibili per la resistenza R ? Il campo è lo stesso se viene usata una porta 74LS14 ? Montare il circuito e verificarne il funzionamento. R _ C VC (VS1, VS2) VU In laboratorio sono disponibili fotoresistenze (resistenze il cui valore dipende dall’illuminamento) tipo NSL 19-M51, con le seguenti caratteristiche (valori nominali): • resistenza in oscurità20 MΩ 50 KΩ • resistenza a 10 lux 5 KΩ • resistenza a 100 lux Inserire la fotoresistenza nel circuito in modo da realizzare un oscillatore con frequenza controllata dalla luce ambiente, e verificarne il funzionamento. Verificare che l’illuminazione al neon introduce una modulazione nella frequenza dell’oscillatore (illuminare la fotoresistenza con la luce al neon o con sorgenti costanti, quali luce diurna o lampadina a incandescenza alimentata in continua). Rimuovendo la fotoresistenza, mantenere il condensatore utilizzato in precedenza, e inserire nel circuito altri componenti che permettano la variazione di: • frequenza, nel campo • duty cycle, nel campo 10 KHz - 1 MHz 1% - 99% Suggerimenti: La frequenza dipende da R, C, Vu; quale di questi componenti o parametri è più comodo variare ? Come può essere variata la Vu (agli effetti della reazione) ? Per la variazione del duty cycle utilizzare una tecnica simile a quella utilizzata per il generatore quadro-triangolo. 3 El2es15l.doc - 08/09/2000
