ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ - el.teithe.gr88D2844A-177A-4382-B958... · Ψηφιακή...

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΙΙΙ

ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ Θ. ΑΜΟΙΡΙ∆ΗΣ – ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ

1

ΑΣΚΗΣΗ 1η ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

ΟΡΓΑΝΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Παλµογράφος διπλού ίχνους 0 - 40MHz Cursor Readout HAMEG – HM407 Ψηφιακό πολύµετρο πάγκου 4½ ψηφίων TOPWARD – DM1330

Ψηφιακό πολύµετρο φορητό 3¾ ψηφίων ESCORD – EDM169S Ψηφιακή γέφυρα L-C-R φορητή ESCORD - ECL130 Τροφοδοτικό σταθεροποιηµένο2X0-32V/1A, +5V/1,5A THURLBY THANDAR–PL310QMT Γεννήτρια συναρτήσεων 1Hz – 2MHz TOPWARD - FG8120 Γεννήτρια παλµών 10Hz – 2MHz THURBLY THANDAR – TPG110

ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ Τρανζίστορ BJT 1× 2Ν3904 µε hFE>170

Πηνίο Neosid 1×100 Μ5 : L=100µH±5% RDC=1,5Ω ≅ 70Q στο 1MHz

Αντιστάσεις 1/4 Watt/ 1% Πυκνωτές 1Χ10Ω 1Χ10K 1Χ270pF πολυστ 1X33nF πολυστ

1Χ120Ω 1Χ4,7K 1X2,2nF 1Χ47nF >>

1Χ220Ω 1Χ18K 1Χ10nF 1Χ68nF >>

1Χ330Ω 1Χ100Κ 2Χ22nF 2Χ0,1µF κεραµ.

1Χ1,2K 1Χ22Κ ποτ.

1Χ1,8K

Q12N3904

R110K

R21.8K

R31.32K (1.2Κ+120Ω)

R4330Ω

C233nF

C1 270pF

C3

22nF

C40.1µF

C5

22nF

C60.1µF

L1100µΗ

Vf

Vo

πολ.

πολ.

κερ.

Neosidκερ.

RV122Kset Uo(max)

C B EΚάτω όψη

2Ν3904

+15V

Σχήµα 1-1 : Πειραµατικό κύκλωµα ταλαντωτή Colpitts



2

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 1η : ΤΑΛΑΝΤΩΤΕΣ COLPITTS ΚΑΙ CLAPP

Όνοµα

Επώνυµο Κ.Α.Σ. Εργ. Τµήµα Οµάδα Ηµεροµηνία

Σφραγίδα - Υπογραφή Καθηγητή Εργαστηρίου

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑ 1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του ταλαντωτή Colpitts, να ρυθµιστεί το

RV1 για µέγιστο πλάτος εξόδου, να συµπληρωθούν οι πειραµατικές τιµές του παρακάτω πίνα-κα και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές σε χρονικό συσχετισµό. Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή

VB = VB = rE= rE=

VE = VE = RV1(SET) = RV1(SET) =

IE = IE = rL = rL =

IC= IC= AV = AV =

VC = VC = Β = Β =

VBE = 0,7V VBE = AVB =1,3091 AVB =

VCE = VCE = UΟmax = UΟmax =

VR3 = VR3 = Uf = Uf =

fo = fo = ∆Φ = ∆Φ =

Κυµατοµορφές



3



4

2. Να αντικατασταθεί ο C2=10nF και να εξηγήσετε σύντοµα και µε σαφήνεια αυτά που παρατηρείτε στο κύκλωµα (οι παρατηρήσεις αφορούν τάσεις DC, AC και κυµατοµορφές).




5

3. Να αντικατασταθεί ο C2=47nF και να εξηγήσετε σύντοµα και µε σαφήνεια αυτά που παρατηρείτε στο κύκλωµα.



6

4. Να αντικατασταθεί ο C4=10nF και να εξηγήσετε σύντοµα και µε σαφήνεια αυτά που παρατηρείτε στο κύκλωµα.



7

5. Να συνδεθεί αντίσταση R=10Ω σε σειρά µε το πηνίο ταλάντωσης και να εξηγήσετε σύ-ντοµα και µε σαφήνεια αυτά που παρατηρείτε στο κύκλωµα.



8

6. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του ταλαντωτή Clapp, να ρυθµιστεί το RV1 στη θεωρητική τιµή, να συµπληρωθούν οι πειραµατικές τιµές του παρακάτω πίνακα και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές σε χρονικό συσχετισµό.

Q12N3904

R110K

R21.8K

R31.32K (1.2Κ+120Ω)

R4330Ω

C233nF

C32.2nF

C40.1µF

C5

22nF

C60.1µF

L1100µΗ

Vf

Vo

πολ.

πολ.

κερ.

Neosid

κερ.

RV122KSET=5K

C B EΚάτω όψη

2Ν3904C1

270pF

+15V

Σχήµα 1-2 : Πειραµατικό κύκλωµα Ταλαντωτή Clapp

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή fO= fO= B= B=

UΟ(max) = UΟ(max) = AV B = AV B =

Uf= Uf= RV1(SET) =5KΩ RV1(SET)=



9




10

7. Να αποσυνδεθεί η αντίσταση R2, να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και να σχολι-αστούν τα αποτελέσµατα.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή

VC = VC = VCE = 0,05V VCE = VE = VE = IC = IC = VB = VB = IE = IE = VBE = 0,76V VBE = IB = IB =



11

8. Να συνδεθεί αντίσταση R=10Ω σε σειρά µε το πηνίο ταλάντωσης και να εξηγήσετε σύ-ντοµα και µε σαφήνεια αυτά που παρατηρείτε στο κύκλωµα.



12

9. Ποια θα είναι τα αποτελέσµατα στο κύκλωµα αν οι αντιστάσεις R1 και R2 δεκαπλασια-στούν. Αιτιολογείστε τα πειραµατικά σας αποτελέσµατα.



13

10. Να εξηγήσετε τις διαφορές που παρατηρείτε από τις µετρήσεις σας µεταξύ του τα-λαντωτή Colpitts και Clapp.

Παρατήρηση: Μετά την αλλαγή κάθε στοιχείου επανερχόµαστε στο αρχικό κύκλωµα και στη συνέχεια κάνουµε τη νέα αλλαγή.



14

ΛΕΥΚΗ ΣΕΛΙ∆Α



15



Ψηφιακό πολύµετρο φορητό 3¾ ψηφίων ESCORD – EDM169S Ψηφιακή γέφυρα L-C-R φορητή ESCORD - ECL130 Τροφοδοτικό σταθεροποιηµένο 2X0-32V/1A,+5V/1,5A THURLBY THANDAR–PL310QMT Γεννήτρια συναρτήσεων 1Hz – 2MHz TOPWARD - FG8120 Γεννήτρια παλµών 10Hz – 2MHz THURBLY THANDAR – TPG110

ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ Τρανζίστορ BJT 1× 2Ν3904 – Ολοκληρωµένα κυκλώµατα 1× 74LS04 και 1× CD4049B

Κρύσταλλοι 1× 2,00MHz και 1× 4,00MHz - 1× L=100µΗ RDC=1,5Ω Q=46 (2MHz)

Αντιστάσεις 1/4 Watt /1% Πυκνωτές 1Χ120Ω 1X6,8K 1X6,8pF 1X3,3nF 1X330Ω 1X10K 1X47pF 1X4,7nF 1Χ470Ω 1X15M 1Χ56pF 3X10nF 1Χ1Κ 1X22K ποτεν. 1Χ100pF 1Χ47nF 1X1,2K 1X330pF 1X0,1µF κεραµ. 1Χ1,8K 1X22K ποτεν. γραµ. 1X2,2nF 4-22pF trimmer

2N3904Q1

10KR1

1.8KR2

330R310nF

C1

47pFC2

47nFC4

10nF

C5

0.1µFC6

Uf

Uo

2.00MHzX1

100µHL

10nF

C3

62.8pF ( 56pF+6.8pF)C

22KRL

set Uomax(απαρ)

+15V

Σχήµα 2-1 : Πειραµατικό κυκλώµατα ταλαντωτή κρυστάλλου µε BJT



16

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 2η : ΤΑΛΑΝΤΩΤΕΣ ΜΕ ΚΡΥΣΤΑΛΛΟ Όνοµα



ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑ

1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα και να ρυθµιστεί το φορτίο RL για µέγιστο απαραµόρφωτο πλάτος εξόδου. Με τις µετρήσεις σας να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές UO και Uf σε χρονικό συσχετισµό.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή VBQ = VBQ = Ztank= Ztank=

VEQ = VEQ = B= B=

IEQ = IEQ= |AVB|= |AVB|=

ICQ= ICQ= AV= AV=

VCQ = VCQ = rL= rL=

VBEQ =0,7V VBEQ = RV1(SET)= RV1(SET)=

VCEQ = VCEQ = fo = fo =

rE = rE = UO(απαρ) = UO(απαρ) =

re = re = Uf = Uf =




17



18



19

2. Να αποσυνδεθεί το φορτίο και να σχεδιαστεί η κυµατοµορφή συλλέκτη του τρανζίστορ µε σύζευξη d.c. στον παλµογράφο. Να µετρηθούν επίσης οι τάσεις d.c. της βάσης του εκπο-µπού και του συλλέκτη. Σχολιάστε το αποτελέσµατα των µετρήσεων.




20

3. Να αντικατασταθεί η R3=1K και να αιτιολογηθούν τα αποτελέσµατα στα a.c. και d.c. δυ-ναµικά στο κύκλωµα.



21

4. Να αποσυνδεθεί ο πυκνωτής C=(56pF//6,8pF) από το κύκλωµα παραλλήλου συντονι-σµού και να εξηγηθεί µε σαφήνεια το αποτέλεσµα που θα προκύψει στο κύκλωµα.



22

5. Να τροποποιηθεί το κύκλωµα του ενισχυτή συντονισµένου συλλέκτη σε ενισχυτή µε ωµικό φορτίο από και να υπολογιστούν οι νέες τιµές των στοιχείων που είναι απαραίτητα να τροποποιηθούν όταν το ωµικό φορτίο είναι RC = 1,32K. Το ο ροοστάτης RV1 τοποθετηθεί στα 10K. Στη συνέχεια να ρυθµιστεί ο ταλαντωτής για µέγιστο απαραµόρφωτο πλάτος εξόδου. Να σηµειωθούν τα πειραµατικά αποτελέσµατα και να εξηγηθούν οι διαφορές των a.c. και d.c. δυναµικών σε σχέση µε το αρχικό κύκλωµα.




23

6. Στο κύκλωµα της προηγούµενης παραγράφου χωρίς να αλλάξετε τίποτα να αντικατα-σταθεί ο κρύσταλλος X1=4.00MHz και να σχολιαστεί το αποτέλεσµα σε σύγκριση µε την προ-ηγούµενη παράγραφο και τον θεωρητικό υπολογισµό σας.



24

7. Να συνδεσµολογηθεί ο ταλαντωτής µε τον αναστροφέα 74LS04 και να ρυθµιστεί ο πυ-κνωτής CT για ταλάντωση στην επιθυµητή συχνότητα (4.00MHz). Να σχεδιαστεί µε ακρίβεια η κυµατοµορφή εξόδου µε όλα τα χαρακτηριστικά της. Από τα φύλλα δεδοµένων και τις µετρή-σεις που θα κάνετε να βρεθεί η θεωρητική και πειραµατική µέγιστη συχνότητα ταλάντωσης και να σχολιαστούν τα αποτελέσµατα.

100pFCb

270pFCa

470

R1

X1

4.00MHz

O/P

κεραµ.0.1µF

VCC=+5V

Pin 7

Pin 14

4-22pF

Cv

100µH

RFC

1 2

SN74LS04

U1A

3 4

SN74LS04

U1B

Σχήµα 2-3 : Ταλαντωτής κρυστάλλου µε αναστροφείς 74LS04




25



26

8. Να συνδεσµολογηθεί ο ταλαντωτής µε τον αναστροφέα CMOS 4049 και να σχεδιαστεί µε ακρίβεια η κυµατοµορφή εξόδου µε όλα τα χαρακτηριστικά της. Από τα φύλλα δεδοµένων και τις µετρήσεις που θα κάνετε να βρεθεί η θεωρητική και πειραµατική µέγιστη συχνότητα ταλάντωσης και να σχολιαστούν τα αποτελέσµατα.

100pFCb

270pFCa

15M

R1

X1

2.00MHz

O/P3 2

4049

U1A5 4

4049

U1B

κεραµ.0.1µF

VCC=+9V

Pin 8

Pin 1Vo




27



28




29



Ψηφιακό πολύµετρο φορητό 3¾ ψηφίων ESCORD – EDS169S Ψηφιακή γέφυρα L-C-R φορητή ESCORD - ECL130 Τροφοδοτικό σταθεροποιηµένο 2X0-32V/1A, +5V/1,5A THURLBY THANDAR–PL310QMT Γεννήτρια συναρτήσεων 1Hz – 2MHz TOPWARD - FG8120 Γεννήτρια παλµών 10Hz – 2MHz THURBLY THANDAR – TPG110

ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ

Τελεστικοί ενισχυτές: 1× LM741 - 1× CA3140 – 1× NE5534 – 2 × TLC271

Τρανζίστορ JFET 1× 2Ν3819 - ∆ίοδος σήµατος 1×1Ν4148 – Λαµπάκι 1× 12V/30mA

Αντιστάσεις 1/4 Watt/ 1% Πυκνωτές 2X270Ω 1Χ2,2Κ 1Χ18K 1Χ100Ω trim. 1X100pF 1X47nF πολ

1X330Ω 2Χ8,2Κ 1Χ33Κ 1Χ10Κ pot. 1X470pF 3X0,1 µF κεραµ

2Χ820Ω 2X10Κ 2Χ47K 1Χ1Μ trim. 2X1nF πολ 1X10µF/16V

2X1ΚΩ 2X15K 2X100K 2X10nF 1X100µF/16V

+15V

J1J2N3819

0

U1LM741/NS

3

2

74

6

5

1+

-

V+V

-

OUT

OS2

OS1

Ρύθµιση

C4470p

παραµόρφωσης

0

C5

0.1

R5100k

Ρύθµιση

-15V

πλάτους

Vdc

R1

15.82k

Vgs

C6

0.1

P11M

SET = 0.300

R418k

u(+)

RV110kSET = 0.5

u(-)

0

C1

10n

R215.82k

Uo

D1D1N4148

-15V

-

+

U2CA3140

3

26

7 54 8 1

+15V

PIN2,PIN3

RL2k

0

Probe CH2

R3

47kC210n

C30.1u

CL100p

Σχήµα 3-1 : Πειραµατικό κύκλωµα ταλαντωτή WIEN



30

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΑΣΚΗΣΗ 3η : ΤΑΛΑΝΤΩΤΗΣ WIEN Όνοµα




1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα, να ρυθµιστεί ο ταλαντωτής στο µέγιστο απαραµόρφωτο πλάτος εξόδου, να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας µετρήσεων και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές UO και u(-) σε χρονικό συσχετισµό. ∆ίνονται για το JFET 2N3819 : ΙDSS=12mA και VP=-2,9V.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή UO(P-P)= UO(p-p) = fo = fo =

ACL(+) = ACL(+) = Vdc= Vdc =

u(-) = u(-) = VGS = VGS =

RV1(SET) =5K RV1(SET) = rDS = rDS =




31



32

2. Να τοποθετηθεί φορτίο RL=600Ω και να επαναρυθµιστεί το ποτενσιόµετρο P1 για µέ-γιστο απαραµόρφωτο πλάτος εξόδου. Να σηµειωθεί η νέα τιµή εξόδου σε VP-P και dbm και να συγκριθεί µ’ αυτήν που δίνουν τα φύλλα δεδοµένων.



33

3. Να αποσυνδεθεί η δίοδος D1 από το κύκλωµα και να εξηγήσετε αυτό που παρατηρείτε στο σήµα εξόδου του ταλαντωτή.



34

4. Να βραχυκυκλωθεί η αντίσταση R5 και να εξηγηθούν τα αποτελέσµατα που παρατη-ρείτε στον ταλαντωτή.



35

5. Να αντικατασταθούν R1=R2=8,2K, R5=47Κ, C1=C2=1nF, C3=47nF και κάνοντας τις ρυθ-µίσεις της παραγράφου 1 να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας. Να σχολιασθούν τα αποτε-λέσµατα.

Τελεστικός ενισχυτής MC741

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή SR= SR= UO(απαρ)= UO(απαρ)=

fp = fp = u(-) = u(-) =

fo = fo = ACL(+) = ACL(+) =



36

6. Να συνδεσµολογηθεί το κύκλωµα του ταλαντωτή WIEN µε στοιχείο αυτόµατης ρύθµισης απολαβής (A.G.C.) λυχνία πυρακτώσεως 12V/32mA χρησιµοποιώντας τον τελεστικό ενισχυτή NE5534. Να ρυθµιστεί ο ταλαντωτής µε το RV1 στο µέγιστο απαραµόφωτο πλάτος εξόδου, να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας µετρήσεων και να σχεδιαστεί η κυµατοµορφή εξόδου.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή UO(P-P) = UO(P-P) = fO = fO =

u(-) = u(-) = RV1(SET) = RV1(SET) =

ACL(+) = ACL(+) = RLamp = RLamp =

-

+

U2CA3140

3

26

7 54 8 1

RV1

100Ω

R215.82k

R3

330Ω

0

RL2k

C210n

R1

15.82k

L1

12V/36mAHL

+15VC4

0.1

CL100p

C3

22p

C1

10n

0

C5

0.1

Probe CH1

+15V

u(+)

-15V

-

+

U1NE5534

3

26

7 54 8 1

u(-)

0

Probe CH2

-15V

Uo

0

πλάτους

PIN2,PIN3

Ρύθµιση

Σχήµα 3-2 :Ταλαντωτής WIEN µε AGC λυχνία πυρακτώεσεως



37

Αντίσταση λυχνίας 12V/36mA

0255075

100125150175200225250275300325350

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Τάση λυχνίας Vl [Volt]

Αντίσταση λυχνίας

Rl [

Ohm

]



38



39

7. Στο κύκλωµα της προηγούµενης παραγράφου να αντικατασταθεί ο τελεστικός ενισχυ-τής NE5534 µε τον MC741. Ο πυκνωτής αντιστάθµισης C3 να αφαιρεθεί. Στη συνέχεια να ρυθµιστεί ο ταλαντωτής µε το RV1 για µέγιστο απαραµόρφωτο πλάτος εξόδου. Να συµπληρω-θεί ο παρακάτω πίνακας και να σχολιαστούν τα αποτελέσµατα.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή UO(P-P) = UO(P-P) = fO = fO =

u(-) = u(-) = RV1(SET) = RV1(SET) =

Acl(+) = Acl(+) = RLamp = RLamp =



40

8. Να σχεδιαστεί και να κατασκευασθεί ταλαντωτής WIEN µε τον τελεστικό ενισχυτή TLC271 χρησιµοποιώντας µονοπολική τροφοδοσία και τα στοιχεία του δικτυώµατος WIEN του αρχικού κυκλώµατος ικανός να δίνει µέγιστο απαραµόρφωτο πλάτος εξόδου UO = 5VP-P του-λάχιστον σε φορτίο 10Κ.



41


ΟΡΓΑΝΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Παλµογράφος διπλού ίχνους 0 - 100MHz Cursor Readout HAMEG - HM1004 Ψηφιακό πολύµετρο πάγκου 4½ ψηφίων TOPWARD – DM1330

Ψηφιακό πολύµετρο φορητό 3¾ ψηφίων ESCORD – EDM169S Ψηφιακή γέφυρα L-C-R φορητή ESCORD - ECL130 Τροφοδοτικό σταθεροποιηµένο 2X0-32V/1A, +5V/1,5A THURLBY THANDAR– PL310QMT Γεννήτρια συναρτήσεων 1Hz – 2MHz TOPWARD - FG8120 Γεννήτρια παλµών 10Hz – 2MHz THURBLY THANDAR – TPG110

ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ Τελεστικοί ενισχυτές 1 × LM301, 1 × TLC271, Αναλογικός συγκριτής 1 × LM339

∆ίοδοι ζένερ 2 × 4,3V/300mW, ∆ίοδοι σήµατος 2 × 1N4148

Αντιστάσεις 1/4 Watt/ 1% Πυκνωτές 1Χ1Κ 1Χ10Κ 1X1Κ ποτ. µε άξονα 2Χ0,1µF κερ.

1Χ2,2Κ 2Χ22Κ 1Χ100Κ ποτ. µε άξονα

1X100Κ



42

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 4η : ΑΝΑΛΟΓΙΚΟΙ ΣΥΓΚΡΙΤΕΣ ΤΑΣΗΣ

Όνοµα



ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑ 1α. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του µη αναστρέφοντα ανιχνευτή µηδενός

του σχήµατος 4-1 και να εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) ηµιτονική κυµατοµορφή πλάτους Uin= 0,5Vp-p, συχνότητας fin=100Hz. Από τις µετρήσεις σας να συ-µπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές εισόδου και εξόδου σε χρονικό συσχετισµό (o παλµογράφος σε σύζευξη DC).

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή +VSAT = +VSAT = +VO = +VO =

-VSAT = -VSAT = -VO = -VO =

3

26

1 5

74

LM301A

U1

2.2K

R1

0.1uF

C1

0.1uF

C2

4V3DZ1

4V3DZ2

+15V

-15V

Vout

Vin

Σχήµα 4-1 : Μη αναστρέφων ανιχνευτής µηδενός



43




44

1β. Να εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) τριγωνική κυµατοµορ-φή πλάτους Uin =0,5Vp-p, συχνότητας fin=10KHz και να τοποθετηθεί η οριζόντια είσοδος (HOR) του παλµογράφου στην είσοδο του συγκριτή και η κατακόρυφη (VER) στην έξοδο. Στη συνέ-χεια να τοποθετηθεί ο παλµογράφος σε λειτουργία X-Y και είσοδοί του στο GND. Στην οθόνη τώρα εµφανίζεται µια κηλίδα (Spot) την οποία πρέπει να τοποθετήσετε στο κέντρο της οθό-νης. Τοποθετείστε τις εισόδους σε DC σύζευξη και σχεδιάστε το βρόχο υστέρησης του συγκρι-τή που εµφανίζεται στην οθόνη µε όλα τα στοιχεία του. Στη συνέχεια αυξοµειώστε το πλάτος και τη συχνότητα του τριγωνικού σήµατος και εξηγείστε αυτό που παρατηρείτε.




45

2α. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του αναστρέφοντα ανιχνευτή µηδενός του σχήµατος 4-2 και να εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) ηµιτονική κυµατοµορφή πλάτους Vin=0,5Vp-p, συχνότητας fin=100Hz. Από τις µετρήσεις σας να συµπλη-ρωθεί ο παρακάτω πίνακας και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές εισόδου και εξόδου σε χρο-νικό συσχετισµό (o παλµογράφος σε σύζευξη DC).


+VSAT = +VSAT = +VO = +VO =

-VSAT = -VSAT = -VO = -VO =

3

26

1 5

74

LM301AU1

2.2K

R1

0.1uF

C1

0.1uF

C2

4V3DZ1

4V3DZ2

+15V

-15V

Vout

Vin

Σχήµα 4-2 : Αναστρέφων ανιχνευτής µηδενός




46



47

2β. Να εφαρµοσθεί στην είσοδο τριγωνική κυµατοµορφή πλάτους Uin =0,5Vp-p, συχνότη-τας fin=10KHz και να τοποθετηθεί η οριζόντια είσοδος (HOR) του παλµογράφου στην είσοδο του συγκριτή και η κατακόρυφη (VER) στην έξοδο. Στη συνέχεια να τοποθετηθεί ο παλµογρά-φος σε λειτουργία X-Y και είσοδοί του στο GND. Στην οθόνη τώρα εµφανίζεται µια κηλίδα (Spot) την οποία πρέπει να τοποθετήσετε στο κέντρο της οθόνης. Τοποθετείστε τις εισόδους σε DC σύζευξη και σχεδιάστε το βρόχο υστέρησης του συγκριτή που εµφανίζεται στην οθόνη µε όλα τα στοιχεία του. Στη συνέχεια αυξοµειώστε το πλάτος και τη συχνότητα του τριγωνι-κού σήµατος και εξηγείστε αυτό που παρατηρείτε.




48

3α. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του αναστρέφοντα συγκριτή µε υστέρη-ση του σχήµατος 4-3 και να εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) ηµιτο-νική κυµατοµορφή συχνότητας f=100Hz, πλάτους Vin=10VP-P και µε συνεχή συνιστώσα VDC=5V. Από τις µετρήσεις σας να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές εισόδου και εξόδου σε χρονικό συσχετισµό.(o παλµογράφος σε σύζευξη DC).

RP1=1Κ SET=0,5 RP1=100Κ SET=0,5

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή VUTP = VUTP = VUTP = VUTP =

VLTP = VLTP = VLTP = VLTP =

VHYS = VHYS = VHYS = VHYS =

R1

22k

Vth

+12V

U1TLC271H

3

2

74

6

8

51

+

-

V+

V-

OUT

BIAS

N2N1

+12V

P11K

SET = 0.53

1

2R2

100k

Vin

0

0

Vout

Σχήµα 4-3 : Αναστρέφων συγκριτής µε υστέρηση



49




50

3β. Nα εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) τριγωνική κυµατοµορ-φή συχνότητας f=100Hz, πλάτους Uin=10VP-P και µε συνεχή συνιστώσα VDC=5V. Να τοποθε-τηθεί ο παλµογράφος σε λειτουργία X-Y και είσοδοί του στο GND. Στην οθόνη τώρα εµφανίζε-ται µια κηλίδα (Spot) την οποία πρέπει να τοποθετήσετε στο κέντρο της οθόνης. Τοποθετείστε τις εισόδους στο DC και παρατηρείστε τη µεταβολή των κατωφλίων και της υστέρησης σε σχέση µε τη θέση κ και για τις δύο τιµές του ποτενσιόµετρου (100Κ και 1Κ). Εξηγείστε αυτό που παρατηρείτε. Στη συνέχεια σχεδιάστε το βρόχο υστέρησης του συγκριτή µε όλα τα στοι-χεία του για τη θέση κ=0,5 και RP1=1Κ.

Βρόχος Υστέρησης



51

4α. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του µη αναστρέφοντα συγκριτή µε υστέ-ρηση του σχήµατος 4-4 και να να εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) ηµιτονική κυµατοµορφή συχνότητας f=100Hz, πλάτους Uin=10VP-P και µε συνεχή συνιστώσα VDC=5V. Από τις µετρήσεις σας να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές εισόδου και εξόδου σε χρονικό συσχετισµό για τη θέση κ=0,5 (o παλµογράφος σε σύζευξη DC).

Θέση P1 SET=0,5 Θέση P1 SET=0,8

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή VUTP = VUTP = VUTP = VUTP =

VLTP = VLTP = VLTP = VLTP =

VHYS = VHYS = VHYS = VHYS =

R2

100k

+12V

0

R3

1k

+12V

R1

22k

Vin

Vout

P11K

SET = 0.53

1

2

U1TLC271

3

2

74

6

8

51

+

-

V+V

-

OUT

BIAS

N2N1

Σχήµα 4-4 : Μη αναστρέφων συγκριτής µε υστέρηση



52




53

4β. Nα εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) τριγωνική κυµατοµορ-φή συχνότητας f=100Hz, πλάτους Uin=10VP-P και µε συνεχή συνιστώσα VDC=5V. Να τοποθε-τηθεί ο παλµογράφος σε λειτουργία X-Y και είσοδοί του στο GND. Στην οθόνη τώρα εµφανίζε-ται µια κηλίδα (Spot) την οποία πρέπει να τοποθετήσετε στο κέντρο της οθόνης. Τοποθετείστε τις εισόδους στο DC και παρατηρείστε τη µεταβολή των κατωφλίων και της υστέρησης σε σχέση µε τη θέση κ του ποτενσιόµετρου. Εξηγείστε αυτό που παρατηρείτε. Στη συνέχεια σχε-διάστε το βρόχο υστέρησης του συγκριτή που εµφανίζεται στην οθόνη για τη θέση κ=0,5 µε όλα τα στοιχεία του.

Βρόχος υστέρησης



54

5α. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του συγκριτή παραθύρου µε Τ.Ε. του σχήµατος 4-5 και να να εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) ηµιτονική κυµατοµορφή συχνότητας f=100 Hz,πλάτους Uin=4VP-P και µε συνεχή συνιστώσα VDC=2,75V. Από τις µετρήσεις σας να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και να σχεδιαστούν οι κυµατο-µορφές εισόδου και εξόδου (2V/div και στα δύο κανάλια) σε χρονικό συσχετισµό µε τον παλµο-γράφο σε σύζευξη DC. ∆ίνονται : VD1=VD2=0,65V

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Vout(HIGH)= Vout(HIGH) = VUTP = VUTP =

Vout(LOW)= Vout(LOW)= VLTP = VLTP =

VWIN = VWIN =

22KR2

22KR3

100KR1

3

26

1 587

4

TLC271U1

0.1 κερ.C1

3

26

1 587

4

TLC271U2

1N4148

D1

1N4148

D2

10KR4

Vout

+12V

+12V

+12V

Vin

+12V

Σχήµα 4-5 : Συγκριτής παραθύρου µε τελεστικό ενισχυτή



55




56

5β. Nα εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) τριγωνική κυµατοµορ-φή συχνότητας f=100Hz, πλάτους Vin=4VP-P και µε συνεχή συνιστώσα VDC=2,7V. Να τοποθε-τηθεί ο παλµογράφος σε λειτουργία X-Y και είσοδοί του στο GND. Στην οθόνη τώρα εµφανίζε-ται µια κηλίδα (Spot) την οποία πρέπει να τοποθετήσετε στο κέντρο της οθόνης. Τοποθετείστε τις εισόδους σε σύζευξη DC και σχεδιάστε το παράθυρο του συγκριτή που εµφανίζεται στην οθόνη µε όλα τα στοιχεία του.

Παράθυρο συγκριτή



57

6α. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του συγκριτή παραθύρου του σχήµατος 4-6 και να εφαρµοσθεί στην είσοδο ηµιτονική κυµατοµορφή συχνότητας f=100Hz, πλάτους Uin=4VP-P και µε συνεχή συνιστώσα VDC=2,75V. Από τις µετρήσεις σας να συµπληρωθεί ο πα-ρακάτω πίνακας και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές εισόδου και εξόδου (2V/div και στα δύο κανάλια) σε χρονικό συσχετισµό µε τον παλµογράφοςσε σύζευξη DC.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Vout(HIGH)= Vout(HIGH)= VUTP = VUTP =

Vout(LOW)= Vout(LOW)= VLTP = VLTP =

VWIN = VWIN =

22KR2

22KR3

100KR1

0.1 κερ.C1

10KR4

5

42

312

LM339U1A

7

61

LM339U1B

+12V

Vin

+12V

Vout

+12V

Σχήµα 4-6: Συγκριτής παραθύρου µε αναλογικό συγκριτή



58




59

6β. Nα εφαρµοσθεί στην είσοδο µε τη γεννήτρια συναρτήσεων (FG) τριγωνική κυµατοµορ-φή συχνότητας f=100Hz, πλάτους Uin=4VP-P και µε συνεχή συνιστώσα VDC=2,75. Να τοποθε-τηθεί ο παλµογράφος σε λειτουργία X-Y και είσοδοί του στο GND. Στην οθόνη τώρα εµφανίζε-ται µια κηλίδα (Spot) την οποία πρέπει να τοποθετήσετε στο κέντρο της οθόνης. Τοποθετείστε τις εισόδους στο DC και σχεδιάστε το παράθυρο του συγκριτή που εµφανίζεται στην οθόνη µε όλα τα στοιχεία του.

Παράθυρο συγκριτή



60




61


ΟΡΓΑΝΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Παλµογράφος διπλού ίχνους 0 - 40MHz Cursor Readout HAMEG – HM407 Ψηφιακό πολύµετρο πάγκου 4½ ψηφίων TOPWARD – DM1330 Ψηφιακό πολύµετρο φορητό 3 ψηφίων ESCORD – EDM169S Ψηφιακή γέφυρα L-C-R φορητή ESCORD - ECL130 Τροφοδοτικό σταθεροποιηµένο 2X0-32V/1A, +5V/1,5A THURLBY THANDAR–PL310QMT Γεννήτρια συναρτήσεων 1Hz – 2MHz TOPWARD - FG8120 Γεννήτρια παλµών 10Hz – 2MHz THURBLY THANDAR – TPG110

ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ Τελεστικοί ενισχυτές 2 × TLC271 Τρανζίστορ BJT 2N3904

Αντιστάσεις 1/4 Watt/ 1% Πυκνωτές 1Χ180Ω 15Χ100Κ 1X1K ποτ. mt 1Χ100pF 2X0,1µF κερ.

2Χ10Κ 1Χ150Κ 1X390pF

100K

R1

R2100Κ

100ΚR2

50Κ0.5R1

200K

R3

200KR3

100K

0.5R3

180ΩR

10KR4

100pF

C2

390pF

C1

2N3904TR

+12V

1ΚRp

+12V

Vc

Vs

Vt

mt

0.1

3

26

1 587

4

TLC271U1

3

26

1 587

4

TLC271U2Τάση ελέγχου

Σχήµα 5-1 : Πειραµατικό κύκλωµα ταλαντωτή ελεγχόµενου µε τάση (V.C.O)



62

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 5η : ΤΑΛΑΝΤΩΤΗΣ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΟΣ ΜΕ ΤΑΣΗ

Όνοµα




1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του ταλαντωτή που ελέγχεται µε τάση του σχ.5-1 και ρυθµιστεί η τάση ελέγχου VC=1V ακριβώς. Να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές Vs και Vt σε χρονικό συσχετισµό, να συµπληρωθεί ο πίνακας και να σηµειωθούν οι παρατηρήσεις σας.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Vs(p-p)= Vs(p-p)= VUTP= VUTP=

Vt(p-p)= Vt(p-p)= VLTP= VLTP=

VOH=10,5V VOH= VHYS= VHYS=

VOL= 0V VOL= tc= tc=

VCEsat=25mV VCEsat= td= td=

Ic= Ic= T= T=

Id= Id= f = f =




63



64

2. Να δοθούν τιµές VC από 0V έως 10V µε βήµα 1V και να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνα-κας τιµών. Με τα πειραµατικά αποτελέσµατα να παρασταθεί γραφικά η f(VC) στους ίδιους ά-ξονες µε την θεωρητική γραφική παράσταση. Από τα αποτελέσµατα αυτά να υπολογιστεί το ελάχιστο και µέγιστο σφάλµα του ταλαντωτή. Αιτιολογείστε τα αποτελέσµατά σας. Η θεωρη-τική γραφική παράσταση να γίνει µε την κανονική σχέση και όχι µε την προσεγγιστική.

VC 0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V

f(θεωρ) f(πειρ)



65

3. Με την κατάλληλη συνδεσµολογία και ρυθµίσεις του παλµογράφου να σχεδιαστεί µε όλα τα στοιχεία του ο βρόχος υστέρησης του συγκριτή U2 για VC=1V. Στη συνέχεια αυξήστε σιγά-σιγά την τάση ελέγχου µέχρι τα 10V . Εξηγείστε αυτά που παρατηρείτε στο βρόχο υστέρησης.



66

4. Να διπλασιαστεί η αντίσταση R2 που συνδέεται στην ακίδα 3 και GND του ολοκληρωτή. Για τάση ελέγχου VC=1V σχεδιάστε και σχολιάστε τις νέες κυµατοµορφές.



67

5. Τοποθετείστε στο αρχικό κύκλωµα την ακίδα 8 του συγκριτή U2 στην τάση τροφοδοσίας και σχεδιάστε τις κυµατοµορφές Vs και Vt σε χρονικό συσχετισµό. Εξηγείστε αυτά που παρατη-ρείτε στις κυµατοµορφές.



68

6. Να αντικατασταθεί η αντίσταση συλλέκτη του τρανζίστορ TR µε 10Κ και 150Κ αντίστοι-χα και εξηγήσετε αυτά που παρατηρείτε.



69

7. Να τροποποιηθεί το κύκλωµα του ολοκληρωτή όπως φαίνεται στο σχ. 5-2 και να υπο-λογιστεί η συχνότητα του ταλαντωτή για τάση ελέγχου VC=1V. Να σχολιαστούν οι διαφορές που παρατηρείτε σε σχέση µε το αρχικό κύκλωµα.

66,66K

R1

R2100Κ

50Κ0.5R2

66,66K

R1

10KR4

390pF

C1

2N3904TR

3

26

1 587

4

TLC271U1

+Vc

Σχήµα 5-2: τροποποιηµένο κύκλωµα ταλαντωτή ελεγχόµενου µε τάση (V.C.O.)



70



71

8. Να δοθούν τιµές VC από 0V έως 10V µε βήµα 1V και να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνα-κας τιµών. Με τα πειραµατικά αποτελέσµατα να παρασταθεί γραφικά η f(Vc) στους ίδιους ά-ξονες µε την θεωρητική γραφική παράσταση. Από τα αποτελέσµατα αυτά να υπολογιστεί το ελάχιστο και µέγιστο σφάλµα του ταλαντωτή. Αιτιολογείστε τα αποτελέσµατά σας.

VC 0V 1V 2V 3V 4V 5V 6V 7V 8V 9V 10V

f(θεωρ) f(πειρ)



72

9. Να τοποθετηθεί η αντίσταση 0,5R2=100K στον τροποποιηµένο ταλαντωτή και να σχολιαστούν τα αποτελέσµατα.



73

10. Από τα αποτελέσµατα των µετρήσεών σας εξηγείστε ποια από τις δύο συνδεσµολογίες του ταλαντωτή V.C.O πλεονεκτεί.



74




75


ΟΡΓΑΝΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Παλµογράφος διπλού ίχνους 0 - 40MHz Cursor Readout HAMEG – HM407 Ψηφιακό πολύµετρο πάγκου 4½ ψηφίων TOPWARD – DM1330 Ψηφιακό πολύµετρο φορητό 3 ψηφίων ESCORD – EDM169S Ψηφιακή γέφυρα L-C-R φορητή ESCORD - ECL130 Τροφοδοτικό σταθεροποιηµένο 2X0-32V/1A, +5V/1,5A THURLBY THANDAR– L310QMT Γεννήτρια συναρτήσεων 1Hz – 2MHz TOPWARD - FG8120 Γεννήτρια παλµών 10Hz – 2MHz THURBLY THANDAR – TPG110

ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ Χρονιστές 1× LM555 και 1× LMC555

∆ίοδος σήµατος 1×1N4148

Τρανζίστορ PNP 1×2Ν3906 και NPN 1×2N3904

∆ίοδος ζένερ 1× 2,7V/250mW

Αντιστάσεις 1/4 Watt/ 1% Πυκνωτές 2X220Ω 1Χ1Μ 1Χ1nF 1X27nF 1X1K 1X15M 1X10nF 1X0,1 µF κεραµ. 3Χ10Κ 1X10K ποτ. 2Χ22Κ 1X220K ποτ. 1Χ56Κ

22KR

10KRt

27nFC

1nF

Ct

10nF/κερ.C1

0.1µF/κερ.C2

Vcc=+12V

Vout

1N4148D1 220Ω

RL1

220ΩRL2

TR

1K

250mW 2,7V

PIN 6,7,Cap.C

+12V

2N3906TR

Πηγή ρεύµατος

(α) (β)

10ΚRV

TRIG2

Q 3R4

CVolt5 THR 6

DIS 7

VC

C8

GN

D1

555U1

+12V

0V

Σχήµα 6-1 : Πειραµατικό κύκλωµα µονοσταθή πολυδονητή µε το 555



76

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 6η : ΜΟΝΟΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥ∆ΟΝΗΤΗΣ ΜΕ ΤΟ 555

Όνοµα




1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του µονοσταθή πολυδονητή µε το 555 του σχήµατος 6-1 και να επαληθευτεί πειραµατικά η µόνιµη κατάσταση του κυκλώµατος. Στη συ-νέχεια να εφαρµοστεί στο κύκλωµα παλµός διέγερσης πλάτους Vtr=12V, συχνότητας f=1KHz µε DC=10%. Χωρίς να συνδέσετε φορτίο στην έξοδο να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές σκαν-δαλισµού, ακίδας 2, ακίδας 6 και 3 σε χρονικό συσχετισµό, και να συµπληρωθεί ο πίνακας. Όπου χρειάζεται να σχολιασθούν τα αποτελέσµατα.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή tp= tp= Vout= Vout=

Vthr= Vthr= Vcvolt= Vcvolt=




77



78

2. Να αντικατασταθεί το διπολικό 555 (LM555) µε CMOS 555 (LMC555) και να επανα-ληφθεί η διαδικασία της προηγουµένης παραγράφου. Να σχολιασθούν τα αποτελέσµατα των µετρήσεων.


tp= tp= Vout= Vout=

Vthr= Vthr= Vcvolt= Vcvolt=



79

3. Να µειωθεί σιγά-σιγά το πλάτος του παλµού σκανδαλισµού Vtr µέχρις ότου η έξοδος του πολυδονητή έρθει στη µόνιµη κατάσταση και να σηµειωθεί αυτό το πλάτος. Η διαδικα-σία να γίνει και για τους δύο τύπους του 555. Ποια είναι τα συµπεράσµατά σας;



80

4. Να συνδεθεί το φορτίο RL1 και RL2 και να σηµειωθούν οι τιµές VOH και VOL και στις δύο πε-ριπτώσεις. Σχολιάστε τα αποτελέσµατα των µετρήσεών σας.

Για το φορτίο RL1 (Sink) Για το φορτίο RL2 (Source)

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή VOH= VOH= VOH= VOH= VOL= VOL= VOL= VOL=



81

5. Να αποσυνδεθεί ο πυκνωτής C1 και να συνδεθεί η ακίδα 5 δια µέσου αντίστασης 10K σε τάση +VC. Να υπολογιστούν, η τάση στην ακίδα 5 και η διάρκεια παλµού εξόδου, για τις τιµές που φαίνονται στον παρακάτω πίνακα. Να σχολιασθούν τα αποτελέσµατά σας.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή VC =2V Vpin5= tP = VC =2V Vpin5= tP =

VC =4V Vpin5= tP = VC =4V Vpin5= tP =







82

6. Να αντικατασταθεί το διπολικό 555 µε CMOS 555. Να συνδεθεί στην τώρα στην ακίδα 5 και κοινό ροοστάτης 220Κ. Να υπολογιστούν οι τιµές της διάρκειας του παλµού εξόδου για τιµές κ από µηδέν έως ένα µε βήµα 0,2 και να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας. Να σχολι-ασθούν τα αποτελέσµατά σας.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή

κ=0,0 Vpin5= tP = κ=0,0 Vpin5= tP =








83

7. Να τοποθετηθεί αντίσταση 22Κ παράλληλα προς τον πυκνωτή C και να αιτιολογηθούν τα αποτελέσµατα στο κύκλωµα. Να επαναληφθεί η διαδικασία για αντίσταση 56Κ.




84

8. Να αποσυνδεθεί η αντίσταση R και να στη θέση της να συνδεθεί η πηγή ρεύµατος του σχήµατος 6-9β αφού πρώτα υπολογισθεί και τοποθετηθεί η τιµή της αντίστασης RVset για διάρκεια παλµού εξόδου tp ίση µε τον χρόνο της παραγράφου 1. Στη συνέχεια να επαναληφ-θεί η διαδικασία της παραγράφου 1. Εξηγείστε τις διαφορές καθώς τα πλεονεκτήµατα και µειονεκτήµατα των δύο κυκλωµάτων. ∆ίνεται για το τρανζίστορ της πηγής ρεύµατος ότι hFE=180.


tp= tp= Vout= Vout=

RVset= RVset= Vcvolt= Vcvolt=




85



86




87

ΑΣΚΗΣΗ 7η

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ


ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ Χρονιστές BJT 1× LM555 και C-MOS 1× LMC555

∆ίοδοι σήµατος 2×1N4148

Τρανζίστορ JFET 2× 2N3819

Αντιστάσεις 1/4 Watt/ 1% Πυκνωτές 3X1Κ 2Χ47Κ 1Χ1nF πολυστερίνης

2Χ10Κ 2X100K 2X10nF πολυστερίνης

1Χ47Κ ποτ. τρίµερ 2X100K ποτ. τρίµερ 1Χ0,1µF κερ.

47K+1KR1

47K+1KR2

10nFC1

10nFC2

Vout

Vcc=+12V

0.1µF κερ.C3

TRIG2

Q 3R4

CVolt5 THR 6

DIS 7

VC

C8

GN

D1

555U1

Σχήµα 7-1 : Πειραµατικό κύκλωµα ασταθή πολυδονητή µε το 555



88

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 7η : ΑΣΤΑΘΗΣ ΠΟΛΥ∆ΟΝΗΤΗΣ ΜΕ ΤΟ 555

Όνοµα



ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑ 1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του ασταθή πολυδονητή µε το διπολικό

555 του σχήµατος 7-1 και να σχεδιαστούν σε χρονικό συσχετισµό οι κυµατοµορφές στις ακίδες 3, 2 και 7 µε όλα τα στοιχεία που τις καθορίζουν. Να επαναληφθεί ή ίδια διαδικασία µε το C-MOS 555, και να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας. Να γίνει σύγκριση και αιτιολόγηση των σφαλµάτων συχνότητας για τις δύο τιµές των πυκνωτών και τις δύο οικογένειες των ολο-κληρωµένων κυκλωµάτων µε την µετρηθείσα µε τη γέφυρα L-C-R τιµή του πυκνωτή χρονισµού.


BJT 555 BJT 555 C-MOS 555 C-MOS 555

C1=10nF C1=1nF C1=10nF C1=1nF C1=10nF C1=1nF C1=10nF C1=1nF t1= t1= t1= t1= t1= t1= t1= t1=

t2= t2= t2= t2= t2= t2= t2= t2=

Τ= Τ= Τ= Τ= Τ= Τ= Τ= Τ=

f= f= f= f= f= f= f= f=




89



90

2. Με κατάλληλη συνδεσµολογία δύο διόδων σήµατος 1N4148 στο κύκλωµα του πειράµα-τος να πετύχετε κύκλο εργασίας 50%. Να σχεδιαστούν οι νέες κυµατοµορφές και να σχολια-σθεί το αποτέλεσµα. ∆ίνεται VD=0,6V.


t1= t1= f= f=

t2= t2= DC%= DC%=

T= T= VCvolt= VCvolt=



91

3. Να τροποποιηθεί το κύκλωµα όπως φαίνεται στο σχήµα 7-2. Να υπολογιστεί η τιµή του ροοστάτη RV1 για να έχουµε κύκλο εργασίας 50%. Να γίνει το πειραµατικό κύκλωµα και να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας. Να σχολιαστούν τα αποτελέσµατα. Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή

t1= t1= f= f=

t2= t2= DC%= DC%=

T= T= RV1(set)= RV1(set)=

R51k

+12V

RV1

47k

0

R210k

Vout

R147k+1k

C110n

C40.1uF

U1555B

1

234

567

8

GND

TRIGGEROUTPUTRESET

CONTROLTHRESHOLDDISCHARGE

VCC

0 Σχήµα 7-2



92



93

4. Να συνδεθεί αντίσταση 10Κ από την ακίδα 5 στην τροφοδοσία. Από τα αποτελέσµατα των µετρήσεων να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και να σχολιαστούν τα αποτελέσµα-τα.


t1= t1= f= f=

t2= t2= DC%= DC%=

T= T= Vcvolt= Vcvolt=



94

5. Να επαναληφθεί η διαδικασία της προηγούµενης παραγράφου µε το C-MOS 555 και αντίσταση από την ακίδα 5 στην τροφοδοσία 100Κ. Να συγκριθούν τα αποτελέσµατα των µετρήσεων για τους δύο τύπους του 555 και να σχολιασθούν οι διαφορές τους.


t1= t1= f= f=

t2= t2= DC%= DC%=

T= T= Vcvolt= Vcvolt=



95

6. Να τροποποιηθεί το κύκλωµα όπως φαίνεται στο σχήµα 7-3. Να συµπληρωθεί ο πα-ρακάτω πίνακας και να αιτιολογηθούν οι διαφορές τους. Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή

BJT 555 BJT 555 C-MOS 555 C-MOS 555

C1=10nF C1=1nF C1=10nF C1=1nF C1=10nF C1=1nF C1=10nF C1=1nF t1= t1= t1= t1= t1= t1= t1= t1=

t2= t2= t2= t2= t2= t2= t2= t2=

Τ= Τ= Τ= Τ= Τ= Τ= Τ= Τ=

f= f= f= f= f= f= f= f=

0

R147k+1k

R247k+1k

0

Vout

C110n

U1555B or 555C

1

234

567

8

GND

TRIGGEROUTPUTRESET


VCC

C40.1uF

C210n

+12V

Σχήµα 7-3



96



97

7. Να υπολογιστεί η τιµή της τάσης VC που πρέπει να εφαρµοστεί στην ακίδα 5 δια µέσου αντίστασης 10Κ προκειµένου να πετύχουµε κύκλο εργασίας 50%.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή

Vc= Vc= t1= t1= t2= t2= T= T= DC= DC=



98

8. Να συνδεσµολογηθεί το κύκλωµα του σχήµατος 7-4. Να υπολογιστούν οι τιµές RV1SET και RV2SET , όταν στην έξοδο θέλουµε να έχουµε συχνότητα f=1ΚΗz µε DC=50%. Να σχεδια-στούν οι κυµατοµορφές εξόδου (ακίδα 3) και πυκνωτή χρονισµού (ακίδα 2,6) σε χρονικό συ-σχετισµό και να σχολιαστούν τα αποτελέσµατα. Για το JFET 2N3819 δίνεται : IDSS=12mA,, VP=-2,9V. Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή

t1 = t1 = DC% = DC% =

t2 = t2 = RV1SET = RV1SET =

T= T= RV2SET = RV2SET =

f = f = Vout = Vout =

C40.1uFJ1

J2N3819

0

Vout

J2J2N3819

+12V

R2

1k

U1555B

1

234

567

8

GND

TRIGGEROUTPUTRESET


VCCRV1

100k

R41k

C110n

R11k

C210n

RV2

100k

0

Σχήµα 7-4



99



ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ Τελεστικοi ενισχυτές 1× LF411 και 1× LM301A

Ζένερ 2× 4,3V/250mW

∆ίοδοι 8× 1Ν4148

Αντιστάσεις 1/4 Watt / 1% Πυκνωτές 1X560Ω 4Χ100K 1X1nF πολυστ.

1X1K 1X1K ποτ. mt 2Χ100nF κεραµ.

3Χ4,7Κ 1X22K τρίµερ

3Χ10Κ 1X100K τρίµερ

R4

560Ω

RV1

100K TR

D1 D2D5

D6

D3

D4P11K mt

C1

1nF

+15V

-15V

+15V

-15V

R3

10K+10K

R1

100K

DZ24.3V/250mW

DZ14.3V/250mW

Vsqr

Vtrg

Vsin

R2

10K

P222K TR R5

1K

D1-D6 1N4148

100nF 100nF-15V+15V

3

26

1 547 U2

LF4113

26

1 5

74

U1LM301A

Σχήµα 8-1: Πειραµατικό κύκλωµα γεννήτριας συναρτήσεων (F.G.)



100

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 8η : ΓΕΝΝΗΤΡΙΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ (FG)

Όνοµα



ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ∆ΙΑ∆ΙΚΑΣΙΑ 1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα της γεννήτριας συναρτήσεων (FG) του σχ.

8-1και να τοποθετηθεί ο δροµέας του ποτενσιόµετρου στη θέση κ=0,5. Αποσυνδέστε το RV1 και µε το ποτενσιόµετρο P2 να ρυθµιστεί η γεννήτρια στο µέγιστο απαραµόρφωτο ηµιτονικό πλάτος. Στη συνέχεια συνδέστε το RV1 και µ’ αυτό ρυθµίστε την κορυφή του ηµίτονου για την µικρότερη και πάλι αρµονική παραµόρφωση Mε τις µετρήσεις σας να συµπληρωθεί ο πίνακας και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές Vsqr, Vtrq και Vsin σε χρονικό συσχετισµό µε όλα τα στοιχεία που τις καθορίζουν.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή ΙC= ΙC= tD= tD=

ΙD= ΙD= T= T=

VUTP= VUTP= f= f=

VLTP= VLTP= Vsqr= Vsqr=

VHYS= VHYS= Vtrq= Vtrq=

tC= tC= Vsin= Vsin=




101



102

2. Να παρασταθεί γραφικά η f(κ) από τις τιµές του παρακάτω πίνακα και να σηµειωθούν οι παρατηρήσεις σας.

κθεωρ. 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 fθεωρ. fπειρ.



103

3. Να τοποθετηθεί παράλληλα προς την αντίσταση R1 δίοδος σήµατος 1Ν4148 µε την άνο-δο στη µεσαία λήψη του P1 και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές εξόδου του συγκριτή και ολο-κληρωτή σε χρονικό συσχετισµό, για τη θέση κ=0,5 του P1. Να υπολογιστεί η συχνότητα και το πλάτος αυτών των κυµατοµορφών και να συγκριθούν µε τις πειραµατικές τιµές. Να σχολιάσε-τε το αποτέλεσµα αυτής της συνδεσµολογίας. ∆ίνονται: VD =0,58V και ID =0,61mA.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Vtrq= Vtrq= T= T= Vsqr= Vsqr= f= f=




104

4. Να τροποποιηθεί το κύκλωµα έτσι ώστε η τετραγωνική κυµατοµορφή να έχει DC=33,33% µε το ίδιο πλάτος και την ίδια συχνότητα εξόδου. Να σηµειωθούν οι υπολογισµοί σας και να σηµειωθούν τα πειραµατικά σας αποτελέσµατα. ∆ίνεται η πτώση τάσης των διό-δων σήµατος πυριτίου VD = 0,45V.




105

5. Να αποσυνδεθεί το άκρο του P2 που συνδέεται στη γείωση και να εξηγηθεί το αποτέλε-σµα στην ηµιτονική κυµατοµορφή.



106

6. Να αποσυνδεθεί η αντίσταση R3 από το κοινό σηµείο R4, P1, DZ1 και να συνδεθεί στην έ-ξοδο του συγκριτή U1 και για τη θέση του ποτενσιόµετρου κ=0,5 να σχεδιαστούν οι κυµατο-µορφές εξόδου. Να συγκριθούν και να σχολιασθούν τα αποτελέσµατα σε σχέση µ’ αυτά της παραγράφου 1.




107

7. Να αποσυνδεθούν οι δίοδοι ζένερ από το κύκλωµα, να ρυθµισθεί ο σχηµατοποιητής για το καλύτερο ηµίτονο και να σηµειωθούν οι παρατηρήσεις σας. Πρέπει να αναφερθείτε σε όλες τις κυµατοµορφές.



108

8. Ποια θα είναι τα αποτελέσµατα στη γεννήτρια συναρτήσεων αν σε σειρά µε την αντί-σταση R3 συνδεθεί δίοδος 1Ν4148 µα την κάθοδο στην αντίσταση R4.




109

9. Ποια θα είναι τα αποτελέσµατα στη γεννήτρια συναρτήσεων όταν η αντίσταση R3 απο-συνδεθεί από το κοινό σηµείο R4, P1, DZ1 και συνδεθεί στη µεσαία λήψη του ποτενσιόµετρου P1. Να µεταβληθεί η τιµή κ του ποτενσιόµετρου και να παρατηρηθούν οι κυµατοµορφές. Να σχολιασθούν τα αποτελέσµατα.



110

10. Ποια είναι η βλάβη στη γεννήτρια συναρτήσεων όταν έχουµε τις παρακάτω τις παρα-κάτω κυµατοµορφές εξόδου. Αιτιολογείστε την απάντησή σας.



111


ΟΡΓΑΝΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Παλµογράφος διπλού ίχνους 0 - 40MHz Cursor Readout HAMEG – HM407 Ψηφιακό πολύµετρο πάγκου 4½ ψηφίων TOPWARD – DM1330 Ψηφιακό πολύµετρο φορητό 3 ψηφίων ESCORD – EDM169S Ψηφιακή γέφυρα L-C-R φορητή ESCORD - ECL130 Τροφοδοτικό σταθεροποιηµένο 2X0-32V/1A, +5V/1,5A THURLBY THANDAR– L310QMT Γεννήτρια συναρτήσεων 1Hz – 2MHz TOPWARD - FG8120 Γεννήτρια παλµών 10Hz – 2MHz THURBLY THANDAR – TPG110

ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ IC Sample & Hold 1× LF398

Τελεστικός ενισχυτής 1× LM741

Αντιστάσεις 1/4 Watt / 1% Πυκνωτές 4X10K 1Χ10pF

1X39K 1X1nF πολυστερίνης

1X3.3M 2Χ0,1µF κεραµικοί

1X10K ποτ.

1nF

Ch

LF398

3

4

6

7 8

1

0V

+5V

+15V -15V

5

10KRL

UoutUin

10KP1

10K R1

10K R2

-15V

+15V

Γεννήτρια παλµών (PG)

Sample

Hold S/H

0.1µF0.1µF

3

26

1 5

74

LM741U1

10K

39K

+15V

-15V

U2

Σχήµα 9-1 : Πειραµατικό κύκλωµα δειγµατισµού και συγκράτησης (S/H)



112

ΑΣΚΗΣΗ 9η : ΚΥΚΛΩΜΑ ∆ΕΙΓΜΑΤΙΣΜΟΥ ΚΑΙ ΣΥΓΚΡΑΤΗΣΗΣ (S/H)

Όνοµα




1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του κυκλώµατος δειγµατισµού και συ-

γκράτησης του σχ. 9-1. Ρυθµίστε τον δροµέα του ποτενσιόµετρου P1 για τάση εισόδου Uin=+10V και τη γεννήτρια παλµών για διάρκεια παλµού tp=10µs και περίοδο T=0,5ms. Με το ψηφιακό βολτόµετρο 4&1/2 ψηφ µετρείστε και σηµειώστε την τάση εξόδου. Να επαναληφθεί η ίδια διαδικασία για τάση εισόδου Uin=-10V.



113

2. Να ρυθµιστεί η τάση εισόδου Un=+10V και να τοποθετηθεί παράλληλα προς τον πυ-κνωτή συγκράτησης αντίσταση 3,3MΩ. Να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές του παλµού ελέγ-χου και εξόδου σε χρονικό συσχετισµό. Να σχολιαστεί το αποτέλεσµα.




114

3. Να τοποθετηθεί η γεννήτρια παλµών σε λειτουργία µοναδιαίου παλµού (one shoot ή man) και πατώντας µία φορά το πλήκτρο man ή one shoot ή push παρατηρείστε µε τον παλ-µογράφο την έξοδο Uout για τάση εισόδου Uin=+10V. Στη συνέχεια πατήστε πάλι το πλήκτρο man και µετρείστε το χρόνο που κάνει η τάση εξόδου να πέσει από την αρχική της τιµή στη µισή. Αυτή η διαδικασία να επαναληφθεί 5 φορές, να σηµειωθεί ο µέσος όρος του αποτελέ-σµατος. Ποια είναι τα συµπεράσµατά σας από τη σύγκριση των χρόνων (Ο υπολογισµός της απώλειας δυναµικού ανά λεπτό να γίνει µε την τυπική τιµή του Il ).

Θεωρητικός λόγος κλίσης για Ch=1µF Πειραµατικός λόγος κλίσης για Ch=1µF

∆V/min = ∆V/min =



115

4. Να τοποθετηθεί η γεννήτρια παλµών σε περίοδο T=20ms µε την ίδια διάρκεια παλµού και ο πυκνωτής Ch=10pF. Να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές του παλµού ελέγχου και εξόδου σε χρονικό συσχετισµό.




116

5. Να αποσυνδεθούν το ποτενσιόµετρο 10Κ και οι αντιστάσεις 10Κ από την είσοδο του µη αναστερέφοντα ενισχυτή µε τον Τ.Ε. 741 και στην είσοδό του (ακίδα 3) να συνδεθεί η γεννή-τρια συναρτήσεων (FG). Να ρυθµιστεί το πλάτος της έτσι ώστε στην είσοδο του LF398 (ακίδα 3) να έχουµε ηµιτονικό σήµα Uin=10VP-P µε συχνότητα100Hz. Η γεννήτρια παλµών (PG) να ρυθµιστεί για συχνότητα 2KHz µε την ίδια διάρκεια παλµού ΤW =10 µs). Να σχεδιαστούν οι κυ-µατοµορφές εισόδου Uin και εξόδου που παρατηρείτε στον παλµογράφο σε χρονικό συσχετι-σµό µε όλα τα χαρακτηριστικά τους.




117

6. Να µετρηθεί πειραµατικά µε τη συνδεσµολογία της προηγούµενης παραγράφου το µέ-γιστο πλάτος του σήµατος εισόδου που µπορεί να δειγµατοληφθεί από το κύκλωµα. Επίσης ποια είναι η µέγιστη και ελάχιστη συχνότητα εισόδου που µπορούν να δειγµατοληφθούν µε τον ίδιο παλµό ελέγχου;



118

7. Να εφαρµοστεί στην είσοδο του κυκλώµατος δειγµατισµού και συγκράτησης σήµα Uin=2+1sin628t από το οποίο θέλουµε να έχουµε 10 δείγµατα ανά περίοδο µε χρόνο συ-γκράτησης tH= 900µs. Να σχεδιαστούν τα σήµατα εισόδου και εξόδου σε χρονικό συσχετι-σµό.




119

8. Το κύκλωµα δειγµατοληψίας του πειράµατος πρόκειται να οδηγήσει µετατροπέα αναλο-γικού σήµατος σε ψηφιακό (A/D) ο οποίος έχει τάση πλήρους κλίµακας FS=1V µε διακριτικότη-τα 12 bits. Να υπολογιστεί ο µέγιστος χρόνος συγκράτησης tH του κυκλώµατος για να µην ει-σάγεται σφάλµα στην µετατροπή του αναλογικού σήµατος σε ψηφιακό. Να γίνει το πειραµα-τικό κύκλωµα και να σχολιαστούν τα αποτελέσµατα.



120




121



ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ IC Μετατροπέας 1× DAC0808

Τελεστικός ενισχυτής 1× LF411

Ρυθµιστής τάσης 1× MC78L05 Αντιστάσεις 1/4 Watt / 1% Πυκνωτές

3X1K 4X10.0K 4X0,1µF κεραµ.

2X1,5K 8X10K πολλαπλή 1X1µF/16V τανταλίου

1K+1.5KR14

1K+1.5K

R15

5.0K

Ro+15V

-15V

0.1µFGN

D2

Vcc

13

Iout 4

msbA15

Vrf(-) 15A26

A37

Vrf(+) 14A48

A59

A610

COMP 16A711

lsbA812

Vee 3

DAC0808U1

IoVo

Iref

12345678

161514131211109

SW-DIP8Vin 3

GN

D2

+5V1

MC78L05CPU3

+15V

+15V

-15V

0.1µF

+Vref

τανταλίου1µF/16V

OFF

ON

8X10KRESPACK

0.1µF

0.1µF

OU

T

CO

MM

ON

INP

UT

MC78L05 (ΚΑΤΩ ΟΨΗ)

53

26

74

8

1

LF411U2

Σχήµα 10-1 : Πειραµατικό κύκλωµα µετατροπέα DAC0808



122

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 10η : ΚΥΚΛΩΜΑ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ D/A

Όνοµα




1. Να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και από τις πειραµατικές τιµές υπολογίστε τη µέση διακριτική ικανότητα. Να συγκριθεί αυτή µε την θεωρητική τιµή.

Θεωρητικές τιµές Πειραµατικές τιµές

Ψηφιακή είσοδος Αναλογική έξοδος Ψηφιακή είσοδος Αναλογική έξοδος (00000000)2 Vout0= (00000000)2 Vout0= (00000001)2 Vout1= (00000001)2 Vout1= (00000010)2 Vout2= (00000010)2 Vout2= (00000011)2 Vout3= (00000011)2 Vout3= (00000100)2 Vout4= (00000100)2 Vout4= (00000101)2 Vout5= (00000101)2 Vout5= (00000110)2 Vout6= (00000110)2 Vout6= (00000111)2 Vout7= (00000111)2 Vout7= (00001000)2 Vout8= (00001000)2 Vout8= (00001001)2 Vout9= (00001001)2 Vout9= (00001010)2 Vout10= (00001010)2 Vout10=

Μέση διακριτική ικανότητα ( )10 0

10out out

V

V VR

−=

[ ]10VR mV= =

[ ]mVFSR nV =−

=12

και [ ]1LSB mV=



123

2. Να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας των τάσεων εξόδου που αντιστοιχούν στις ψηφιακές εισόδους και να σχεδιαστεί η χαρακτηριστική µεταφοράς του.

Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Θεωρητική τιµή Πειραµατική τιµή Είσοδος Vo Είσοδος Vo Είσοδος Vo Είσοδος Vo

(00000000)2 (00000000)2 (10000000)2 (10000000)2 (00010000)2 (00010000)2 (10100000)2 (10100000)2 (00100000)2 (00100000)2 (11000000)2 (11000000)2 (00110000)2 (00110000)2 (11100000)2 (11100000)2 (01000000)2 (01000000)2 (11111111)2 (11111111)2



124

3. Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα µε τους δυαδικούς κώδικες και τις τιµές που αντι-στοιχούν σ’ αυτούς για µια περίοδο ηµιτονικού σήµατος µε συνεχή συνιστώσα που αντιστοιχεί στον δυαδικό κώδικα (10000001)2 και τιµή κορυφής (peak) (01111110) αντίστοιχα. Το βήµα υπολογισµού είναι 10 µοίρες. Οι τιµές να προσεγγισθούν µε τη µεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια.


∆υαδικός κώδικας Vo ∆υαδικός κώδικας Vo ∆υαδικός κώδικας Vo ∆υαδικός κώδικας Vo



125



126

4. Να τροποποιηθεί το κύκλωµα έτσι ώστε η τάση εξόδου να είναι διπολική και συµµετρική ως προς το µηδέν. Με µετρήσεις να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας.


Είσοδος Vo Είσοδος Vo Είσοδος Vo Είσοδος Vo (00000000)2 (00000000)2 (10100000)2 (10100000)2 (00100000)2 (00100000)2 (11000000)2 (11000000)2 (01000000)2 (01000000)2 (11100000)2 (11100000)2 (01100000)2 (01100000)2 (11111111)2 (11111111)2 (10000000)2 (10000000)2 (10000000)2 (10000000)2



127

5. Να αποσυνδεθεί ο πυκνωτής αντιστάθµισης (0,1µF) του DAC0808 και να συνδεθεί δια µέσου αντίστασης Rs=1Κ στην ακίδα 14 του DAC0808 ηµιτονικό σήµα πλάτους Vs=1VP-P συ-χνότητας f=1KHz. Να σχεδιαστεί η κυµατοµορφή εξόδου σε σύζευξη AC και DC της εισόδου του παλµογράφου για την ψηφιακή λέξη (10000000)2. Εξηγείστε αυτά που παρατηρείτε. Στη συνέχεια δώστε διάφορες ψηφιακές λέξεις στην είσοδο και παρατηρείστε την έξοδο. Ποιες µπορεί είναι οι εφαρµογές αυτού του κυκλώµατος;




128



ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ 1× ADC0804 ή ADC0805

1× TLC271 - 8× LED κόκκινα ∅3

Αντιστάσεις 1/4 Watt/ 1% Πυκνωτές 1Χ330Ω 1X8,2K 2X10K τρίµµερ 1X150pF

8X1K πολλαπλή 1Χ10Κ 1X1Κ ποτ. mt 2X0,1µF κεραµ.

1X5,6K 1Χ18Κ 1X10µF/16V

LSBMSB

R3

330Ω

C10.1µF

TR2 10K

P1 1K

TR1 10K

R1 5.6K

R 10K

C

150pF

PB1

+5V

C3 10µF

Vcc=+5V

R4 8.2K

3

26

158 7

4

U2TLC271

Span Adj.

Zero Shift

Input

R118K

C2

0.1µF

mt

S1

S2

Rpack=8X1K

GN

D10

Vcc

RE

F20

Vin(-)7 lsbDB0 18DB1 17

Vin(+)6 DB2 16DB3 15DB4 14

A-GND8 DB5 13DB6 12

msbDB7 11Vref/29

INTR 5

CLK-R19 CS 1RD 2

CLK-IN4 WR 3

U1ADC0804

Σχήµα 11-1 : Πειραµατικό κύκλωµα ADC0804-5



129

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 11η : ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΕΤΑΤΡΟΠΗΣ A/D

Όνοµα




1. Να συνδεσµολογηθεί το πειραµατικό κύκλωµα του σχήµα 11-1 και αν το κύκλωµα δεν

λειτουργήσει µε την εφαρµογή της τροφοδοσίας κάντε START µε το PB1. Με τον διακόπτη S1 κλειστό και τον S2 ανοιχτό και το TR1(Zero Shift) στο µηδέν, ρυθµίστε µε το P1 την τάση εισό-δου Vin έτσι ώστε στην έξοδο του µετατροπέα να έχουµε τις τιµές που αναγράφονται στον παρακάτω πίνακα. Από τις πειραµατικές τιµές υπολογίστε τη µέση διακριτική ικανότητα του µετατροπέα. Να σχολιασθούν τα αποτελέσµατα των µετρήσεων.

Θεωρητικές τιµές Vref=+2.5V Πειραµατικές τιµές Vref= (pin 9) Αναλογική είσοδος Ψηφιακή έξοδος Αναλογική είσοδος Ψηφιακή έξοδος Vin0= (00000000)2 Vin0= (00000000)2 Vin1= (00000001)2 Vin1= (00000001)2 Vin2= (00000010)2 Vin2= (00000010)2 Vin3= (00000011)2 Vin3= (00000011)2 Vin4= (00000100)2 Vin4= (00000100)2 Vin5= (00000101)2 Vin5= (00000101)2 Vin6= (00000110)2 Vin6= (00000110)2 Vin7= (00000111)2 Vin7= (00000111)2 Vin8= (00001000)2 Vin8= (00001000)2 Vin9= (00001001)2 Vin9= (00001001)2

Μέση διακριτική ικανότητα ( )10 0

10in

V

V VR

−=

[ ]10VR mV= =

[ ]mVFSR nV =−

=12

και [ ]mVLSB =1



130

2. Να µετρηθούν και να σχεδιαστούν σε χρονικό συσχετισµό, οι κυµατοµορφές στις ακί-δες 19 και 4 του µετατροπέα. Να συγκριθεί η θεωρητική και πειραµατική συχνότητά τους και να αιτιολογήσετε τις αποκλίσεις.




131

3. Να συµπληρωθεί ο παρακάτω πίνακας και µε τιµές του να χαραχθεί η χαρακτηριστική µεταφοράς του µετατροπέα.


Vin Έξοδος Vin Έξοδος Vin Έξοδος Vin Έξοδος (00000000)2 (00000000)2 (00010000)2 (00010000)2 (00000001)2 (00000001)2 (00100000)2 (00100000)2 (00000010)2 (00000010)2 (01000000)2 (01000000)2 (00000100)2 (00000100)2 (10000000)2 (10000000)2 (00001000)2 (00001000)2 (11111111)2 (11111111)2



132

4. Κλείστε τον διακόπτη S2 και ρυθµίζοντας το TR2 (Span Adjust) και TR1 (Zero Shift) ση-µειώστε την ελάχιστη και µέγιστη τιµή της τάσης εισόδου Vin που αντιστοιχούν στις παρακά-τω τιµές της τάσης αναφοράς Vref (η τάση αναφοράς µετριέται στην ακίδα 9) και Vin(-).

Θεωρητικές τιµές Πειραµατικές τιµές

Vref Vin(-) Vin(min) Vin(min) Span Vref Vin(-) Vin(min) Vin(min) Span 2,00V 0,5V 2,00V 0,5V 1,80V 1,2V 1,80V 1,2V 1,60V 1,6V 1,60V 1,6V

1,40V 1,8V 1,40V 1,8V 1,20V 2,0V 1,20V 2,0V 1,00V 2,5V 1,00V 2,5V



133

5. Να αποσυνδεθεί η ακίδα INTR από την WR . Να δοθεί σήµα TTL µε τη γεννήτρια παλ-

µών στην είσοδο WR συχνότητας 4ΚHZ/DC=80% και να σχεδιαστούν οι κυµατοµορφές WR

και INTR σε χρονικό συσχετισµό.



134

6. Να µετρηθεί σε πόσους παλµούς CLK αντιστοιχεί το εύρος του παλµού INTR . Να µε-

τρηθεί επίσης ο χρόνος µετατροπής του µετατροπέα (θετικό µέτωπο του παλµού WR µέ-

χρι το αρνητικό µέτωπο του παλµού INTR ).



135


ΟΡΓΑΝΑ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟΥ Παλµογράφος διπλού ίχνους 0 - 40MHz Cursor Readout HAMEG – HM407 Ψηφιακό πολύµετρο πάγκου 4½ ψηφίων TOPWARD – DM1330 Ψηφιακό πολύµετρο φορητό 3 ψηφίων ESCORD – EDM169S Ψηφιακή γέφυρα L-C-R φορητή ESCORD - ECL130 Τροφοδοτικό σταθεροποιηµένο 2X0-32V/1A +5V/1,5A THURLBY THANDAR–PL310QMT Γεννήτρια συναρτήσεων 1Hz – 2MHz TOPWARD - FG8120 Γεννήτρια παλµών 10Hz – 2MHz THURBLY THANDAR – TPG110

ΑΝΑΛΩΣΙΜΑ ΥΛΙΚΑ ΑΣΚΗΣΗΣ PLL 1× CD4046

∆υαδικός µετρητής 1 × CD4040

Αντιστάσεις 1/4 Watt/1% Πυκνωτές 1X10K 1X220K 1X1M 11Χ50Κ ποτ. 1X680pF 1X1µF/16V

3X100K 1X330K 1X3.3M 1X1nF



136

ΤΕΤΡΑ∆ΙΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΑΣΚΗΣΗ 12η : ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΒΡΟΧΟΥ ΚΛΕΙ∆ΩΜΕΝΗΣ ΦΑΣΗΣ

Όνοµα



ΠΕIΡΑΜΑ 1Ο: ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚA PLL 4046

1. Συνδεσµολογείστε το κύκλωµα του σχήµα 12-1 και µεταβάλλετε την τάση ελέγχου µε το ποτενσιόµετρο RV1 από 0 έως 10V µε βήµα µεταβολής 1V. Σηµειώσετε τις αντίστοιχες συ-χνότητες εξόδου. Με τον πίνακα µετρήσεων να σχεδιάσετε την συνάρτηση f(VC) και από την γραφική παράσταση να υπολογίσετε τη γραµµικότητα του VCO.

AIN14 BIN3

VCIN9 INH5

CA6 CB7

R111 R212

PCP 1

PC1 2

PC2 13

VCOUT 4

SF 10ZEN 15

4046

U1

50KRV1

100KR1

1nFC1

16

8220K

R2

VDD = +10V

S1

Σχήµα 12-1: Ταλαντωτής V.C.O.



137



138

2. Σχεδιάστε σε χρονικό συσχετισµό τις κυµατοµορφές εξόδου (ακίδα 4), CA (ακίδα 6) και CB (ακίδα 7). Από τις κυµατοµορφές αυτές υπολογίστε το ρεύµα φόρτισης του C1.




139

3. Να κλείσετε το διακόπτη S1 και να επαναλάβετε τη διαδικασία της προηγουµένης πα-ραγράφου. Από τα αποτελέσµατα που έχετε εξηγείστε τις διαφορές µεταξύ των δύο συνδε-σµολογιών.




140

4. Αποσυνδέστε την ακίδα 5 (INH) από τη γείωση και συνδέστέ την µε αντίσταση 10Κ στην τάση τροφοδοσίας . Εξηγείστε αυτό που παρατηρείτε.



141

5. Έχετε στη διάθεσή σας σε κάποιο κύκλωµα σταθεροποιηµένη τάση +25V. Από το κύ-κλωµα αυτό επιθυµείτε να τροφοδοτηθεί µε σταθεροποιηµένη τάση το 4046. Σχεδιάστε και συνδεσµολογείστε το προτεινόµενο κύκλωµά σας.



142

ΠΕΙΡΑΜΑ 2Ο: ΠΟΛΛΑΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑΣ ΜΕ PLL

1. Συνδεσµολογείστε το κύκλωµα του σχ. 12-2 και εφαρµόστε στην είσοδο µε τη γεννήτρια παλµών (P.G.) τετραγωνική κυµατοµορφή 10V/60Hz. Στη συνέχεια µετρείστε τη συχνότητα εξόδου µε τη µεγαλύτερη δυνατή ακρίβεια. Σχεδιάστε σε χρονικό συσχετισµό τις κυµατο-µορφές στις ακίδες 14, 13 και 9 και του 4046.

AIN14BIN3

VCIN9INH5

CA6CB7

R111R212

PCP 1

PC1 2

PC2 13

VCOUT 4

SF 10ZEN 15

U14046

R1 10K

R2 200K

R3

4.3M

R4 330K

C1680pF

+C2

16

8 8

16fin fout

VDD= +10V

CLK10

RST11Q1 9Q2 7Q3 6Q4 5Q5 3Q6 2Q7 4Q8 13Q9 12

Q10 14Q11 15Q12 1

U24040

Σχήµα 12-2 : Πολλαπλασιασµός συχνότητας µε PLL




143



144

2. Με τον επιλογέα συνεχούς ρύθµισης της συχνότητας της γεννήτριας παλµών δώστε απότοµες µεταβολές συχνότητας στην είσοδο παρατηρώντας αντίστοιχα την έξοδο. Εξηγεί-στε αυτό που παρατηρείτε.



145

3. Υποδεκαπλασιάστε τις τιµές των στοιχείων του χαµηλοπερατού φίλτρου και επαναλά-βατε τη διαδικασία των προηγούµενων παραγράφων. Σχολιάστε τα πειραµατικά σας απο-τελέσµατα.



146

4. Υπολογίστε τις τιµές των στοιχείων του παρακάτω κυκλώµατος έτσι ώστε να µας δίνει στην έξοδο 32ΚHz από συχνότητα αναφοράς 1KHz. Να κάνετε τις απαραίτητες µετρήσεις για να επιβεβαιώσετε τους υπολογισµούς σας.

AIN14BIN3

VCIN9INH5

CA6CB7

R111R212

PCP 1

PC1 2

PC2 13

VCOUT 4

SF 10ZEN 15

U14046 R1 R2

R3

R4

C1

+C2

16

8 8

16

fin 32KHz

VDD= +10V

CLK10

RST11Q1 9Q2 7Q3 6Q4 5Q5 3Q6 2Q7 4Q8 13Q9 12

Q10 14Q11 15Q12 1

U24040

Σχήµα 12-3 : Κύκλωµα παραγράφου 4



147



148


ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ - el.teithe.gr88D2844A-177A-4382-B958... · Ψηφιακή...

Documents

Transcript of ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ - el.teithe.gr88D2844A-177A-4382-B958... · Ψηφιακή...