GENEÁTO PILOVITÉHO PŮBĚHU 303-4. Na nepájivém kontaktním poli sestavte obvod dle schématu na obr.. Hodnoty součástek a napájení zadá vyučující: =,7 kω, 3 = 3 = 0 kω, C = 00 nf, U CC = ± V. Změřte a nakreslete časové průběhy napětí u (t) a u (t). 3. Nakreslete převodní charakteristiku komparátoru 4. Z charakteristiky odvoďte velikost kladné i záporné saturace napětí na výstupu komparátoru. Vypočtěte velikost komparačního napětí a porovnejte ji se skutečnou hodnotou. 5. Dle zadání vyučujícího navrhněte, (sestavte a proměřte) obvod na obr. pro zadaný kmitočet a rozkmit pilovitého napětí. f = khz, U k = 5 V 6 MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ 3 M4 000-00 9.. 00 6.. 00
SCHÉMA Obr. Schéma zapojení generátoru pilovitého průběhu (včetně zdroje napětí a osciloskopu) + U CC + U CC 3 C + - OZ - + OZ Osc u (t) Osc u (t) - U CC - U CC Obr. Úprava integrátoru pro změnu střídy u (t) a u (t) D C A { } B - + OZ D Osc u (t) POUŽITÉ PŘÍSTOJE OZN. PŘÍSTOJ TYP EVID. Č. POZNÁMKA ±U CC ss. zdroj BK 6 E5-5 --- Osc Dig.osciloskop DG SCOPE --- cca,8 % (0 Mhz) OZ, OZ Lab. přípravek UA 740N --- --- MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ M4 list č.
POSTUP MĚŘENÍ. Osazení kontaktního pole součástkami, připojení zdroje napětí a osciloskopu (výstup integrátoru - u na svorku X a výstup komparátoru - u na svorku Y).. Oba průběhy u (t) a u (t) jsme změřili digitálním osciloskopem. Dále jsme změřili frekvenci generovaného signálu (833 Hz) a zkontrolovali ji výpočtem dle zadaného vztahu = 4 3 C f 3. Hodnoty potřebné pro nakreslení převodní charakteristiky jsme získaly při měření u (t) a u (t) a rovněž jsme tuto charakteristiku získaly přímo z digitálního osciloskopu připojením signálu u (t) na osu X osciloskopu a signálu u (t) na osu Y osciloskopu. Převodní charakteristika viz GAFY. 4. Odvození velikosti kladné i záporné saturace výsledky viz TABULKY. 5. Výpočet velikosti komparačního napětí a srovnání se skutečnou hodnotou. U K + = USAT+ 6. Návrh obvodu dle zadaných hodnot frekvence a rozkmit pilovitého napětí. Vycházíme z poznatků z předchozích krocích. = 4 3 C f TABULKY TAB. Zadaných hodnot součástek a veličin. Veličina Zadáno Změřeno U CC [V] ± - [kω],7,70 [kω] 0,0 0,080 3 [kω] 0,0 0,00 C [nf] 00 00,3 Pozn: při výpočtech byly použity změřené hodnoty MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ M4 list č.
TAB. Změřené výsledné hodnoty. Veličina Hodnota Popis U SAT+ [V],0 Kladné saturační napětí U SAT- [V] -9,7 Záporné saturační napětí U SAT [V] 0,7 ozkmit saturačního napětí U K+ [V],80 Kladné komparační napětí U K- [V] -,85 Záporné komparační napětí U K [V] 5,65 ozkmit komparačního napětí U vypk+ [V],95 Vyp. kladné komparační napětí U vypk- [V] -,60 Vyp. záporné komparační napětí U vypk [V] 5,55 Vyp rozkmit komparačního napětí f [Hz] 833 Změřená frekvence generátoru f vyp [Hz] 90 Vypočtená frekvence generátoru PŘÍKLAD VÝPOČTU a) Frekvence generovaného signálu C 70 = 4 4 000 00,3 0 9 3 = = f 0080 90,5 Hz b) Velikost komparačního napětí (kladná amplituda) 70 U K + = USAT+ = =,95 V 0080 c) Návrh součástek pro nový obvod (f = khz, U K = 5 V) U SAT = 0,7 V = 0080 Ω 3 U K 5 0080 = = = 435 Ω U 0,7 SAT = 0080 = = Ω 4 435 4 000 00,3 0 037 9 f C Pozn.: vzorce jsme odvodili od vzorců a) a b) MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ M4 list č. 3
GAFY Funkce komparátoru U [V] t [s] + 0 U SAT+ [V] 0 t [s] U SAT- [V] - 0 Osciloskop (DUAL) : Napěťové průběhy signálů u (t) a u (t) +,00 V +,80 V 0 V -,85 V - 9,70 V Osciloskopu (X Y) : Přenosová charakteristika komparátoru U K+ [V] U SAT- [V] U SAT+ [V] U K- [V] Pozn: svislé strany charakteristiky jsou ještě mírně zkosené MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ M4 list č. 4
ZÁVĚ Chyby měření Všechna měření (mimo určení hodnoty kondenzátoru C) probíhala na digitálním osciloskopu, který má dle manuálu chybu měření cca ±,8 %. Bohužel jsme zjistili značný rozdíl mezi naměřenou a vypočtenou frekvencí generátoru, cca 0 % chyba (vnitřní chyba osciloskopu + nepřesné nastavení odečtových kurzorů + změřené hodnoty součástek, zejména C + parazitní kapacity). Zhodnocení. Velikost saturačního napětí U SAT- (U SAT+ ) je asi 3,5 násobná oproti komparačnímu napětí U k+ (U k- ) komparátoru v našem měření, ale vždy bude saturační napětí vyšší než komparační.. Saturační napětí U SAT a tedy i komparační napětí U K jsou vždy nižší než napájecí napětí U CC. 3. Existuje určitá nesymetričnost kladné a záporné amplitudy komparačního i saturačního napětí, i když celkový rozkmit je ve shodném poměru, způsobeno nevyladěnými operačními zesilovači. MOŘKOVSKÝ TOMÁŠ M4 list č. 5