SPRAWOZDANIE Z LABORATORIUM ELEKTRONIKI

ĆWICZENIE NR 5: Układy impulsowe.

Przygotowali:

1. Wstep

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi właściwościami wybranego układu impulsowego, oraz parametrami decydującymi o przebiegu jego działania.

1. Podstawy teoretyczne

Układami impulsowymi nazywamy takie układy, w których zmiany sygnałów następują skokowo. Elektroniczne elementy, z których m.in. składają się te układy mogą pracować w dwóch różnych stanach: przewodzenia i blokowania.

Dzięki możliwości zmiany punktu pracy tranzystora pomiędzy obszarami nasycenia (blokowanie) i odcięcia (przewodzenie) - rys.1., możliwa jest jego praca jako przełącznika.

Rysunek 1

1. Schemat badanego układu

Badanym przez nas układem był przerzutnik astabilny, - rys.2, który po podłączeniu zasilania (12V), cyklicznie przechodzi pomiędzy dwoma stanami równowagi nietrwałej.

Rysunek 2

Układ badaliśmy przy pomocy dwukanałowego oscyloskopu.

1. Przebieg ćwiczeń

W badanym układzie zmierzyliśmy za pomocą aparatury pomiarowej wartości charakteryzujące dany przerzutnik astabilny:

• Okres T

• Czas trwania impulsu T₁

• Amplitudę napięcia na wyjściu U

• Czas wzrastania τ₁

• Czas opadania τ₂

• Przesunięcie fazowe Δt

Przy pomocy oscyloskopu (dane wykresy na protokole) otrzymaliśmy takie oto wyniki:

T = 1.28ms ∖ nT₁ = 0.64ms ∖ nU = 12V ∖ nτ₁ = 0.1ms ∖ nτ₂ = 20us ∖ nΔt = 0.64ms

Następnie policzyliśmy częstotliwość impulsu f i współczynnik wypełnienia k_w
wykorzystując odczytane dane, oraz zależności $f = \frac{1}{T}$ i $k_{w} = \frac{T_{1}}{T}$ i otrzymaliśmy:

f = 781, 25Hz ∖ nk_w = 0.5

Wartość zmierzonej amplitudy odpowiada wartości teoretycznej, obliczonej na podstawie wzoru: E_z = U_CE1 + R₁ * I₁ , gdzie:
Ez - napięcie zasilania,
U_CE1 = U – wartość napięcia pomiędzy kolektorem i emiterem tranzystora 1,
R₁ * I₁ – spadek napięcia na rezystorze R₁.
W momencie blokowania przepływu prądu przez tranzystor 1 prąd I₁ nie płynie i ma wartość równą zero, zatem U  =  U_CE1  =  Ez = 12V

Wartości τ₁ i τ₂ wynikają z parametrów tranzystora i elementów RC układu.
Pierwsza z nich, τ₁ jest efektem czasu ładowania się kondensatora przy zablokowanym tranzystorze i zależy od stałej czasowej R₁C₁ i R₄C₂ odpowiednio dla tranzystora 1 i 2, druga zaś, τ₂ jest zależna od pojemności obciążającej tranzystor i jest zwykle dużo mniejsza od wartości τ₁.

Okres drgań multiwibratora jest równy sumie czasów trwania włączenia tranzystora
1 i 2: T = t₁ + t₂, gdzie
t₁ ≈ 0.7 * R₂C₁
t₂ ≈ 0.7 * R₃C₂
Natomiast czas trwania impulsu na tranzystorze 1 i 2, to odpowiednio T₁ = t₂ i T₂ = t₁.

Biorąc pod uwagę powyższe zależności, można zmieniać wartość współczynnika wypełnienia manipulując wartościami C₁, C₂, R₂, R₃.

1. Wnioski

Przerzutnik astabilny generuje sygnał impulsowy o przebiegu zbliżonym, do prostokątnego, dzięki zastosowaniu tranzystorów w połączeniu z elementami RC. Elementy te decydują o częstotliwości i długości impulsów oraz współczynniku wypełnienia. Natomiast nie wpływają na napięcie tego sygnału, które to jest zależne od napięcia zasilania.