Surdyka Edyta Rzeszów, 14.12.2015
Nizioł Magdalena
Pachołek Tomasz
ET-DI-3
L2

ANALOGOWE UKŁADY ELEKTRONICZNE – LABORATORIUM

PRZERZUTNIKI

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było badanie przerzutników bi-, mono i astabilnych. Eksperymentalne określenie parametrów pętli histerezy napięciowej, obserwacja charakterystyk przejściowych projekt przerzutnika monostabilnego z zewnętrzną pętlą sprzężenia zwrotnego.

1. Wykorzystana aparatura:

- wkładka przerzutników bistabilnych DN201A i monostabilnych DN201B,

- multiwibrator typu integrator-przerzutnik DM241C,

- generator impulsów prostokątnych SN3012 lub SN3021,

- wkładka charakterograficzna dwukanałowa SN7212,

- generator impulsów wyzwalających SN3511,

- rozdzielacz d.c. SN4032 lub SA4022,

- oscyloskop wraz z sonda.

1. Schematy pomiarowe

1 Schemat ideowy wkładki DN201A

2 Schemat ideowy wkładki DN201B

3 Schemat układów wkładki DM241C

1. Wyniki pomiarów

1. Obserwacje charakterystyk przejściowych przerzutników bistabilnych.

Obserwowane przypadki:

4 Charakterystyka przerzutnika E-J/Wy1

5 Charakterystyka przerzutnika E-J/Wy2

6 Charakterystyka przerzutnika Sch/Wy2, R15 = 0

7 Charaketrystyka przerzutnika Sch/Wy2, R15 = 10k

8 Charakterystyka przerzutnika 132

9 Charakterystyka przerzutnika 555

Wartości współrzędnych charakterystycznych punktów charakterystyki przykładowego przerzutnika – przypadek z przebiegu widniejącego na obrazku nr 8:

Współczynniki „załamań” ch-ki
pkt
A
B
D
E

Wzory do obliczeń:

$${U_{\text{wyH}} = U_{\text{CC}}\backslash n}{U_{\text{wyL}} = U_{\text{CC}} - \frac{R_{2}}{R_{3}} \bullet \left( \frac{U_{\text{CC}}R_{4}}{R_{1} + R_{4}} - U_{\text{BE}} \right)\backslash n}{U_{T -} = U_{\text{CC}}\frac{R_{3}||R_{4}}{R_{3}||R_{4} + R_{1}} - U_{\text{BE}}\backslash n}{U_{T +} = U_{\text{CC}}\frac{R_{4}}{R_{1} + R_{4}}}$$

1. Badanie monostabilnego przerzutnika Eccles-Jordana

Zarejestrowane przebiegi:

10 Przebieg w pkt A, przypadek dla t_min

Przebieg w pkt A, przypadek dla t_max

Przebieg w pkt B

Przebieg w pkt C

Przebieg w pkt D

Przybliżone wzory na czas trwania impulsu i czas bierny:

$${T = \tau \bullet \ln\left( \frac{2U_{\text{CC}} - U_{\text{BE}} - U_{\text{sat}}}{U_{\text{CC}} - U_{\text{BE}}} \right)\backslash n}{\tau = C_{2} \bullet \left( R_{1} + R_{5} \right)\backslash n}{t_{b} = R_{4} \bullet C_{2}}$$

1. Przekroczenie pewnej maksymalnej wartości rezystancji R1 odpowiadającej największemu czasowi trwania impulsu powoduje zmianę sposobu pracy układu. Układ monostabilny zaczyna się zachowywać jak układ astabilny.

Maksymalna wartość R1:

$${\beta I_{B} < I_{C}\backslash n}{\beta\frac{U_{\text{CC}} - U_{\text{BE}}}{R_{1}} < \frac{U_{\text{CC}} - U_{\text{sat}}}{R_{3}}\backslash n}{w\ przyblizeniu:\backslash n}{\beta R_{3} < R_{1}}$$

1. Czas trwania zbocza narastającego/opadającego zależy od kondensatora C2. Zbocze opadające jest wielokrotnie krótsze, ponieważ tranzystor T2 jest zatkany i nie następuje rozładowywania kondensatora. Czas trwania zbocza narastającego jest powiązany z procesem rozładowywania kondensatora C2.

2. Maksymalne napięcie zasilania badanego układu przerzutnika jest ograniczone występującą możliwością przebicia złącza B-E.
   Im większe napięcie zasilania tym większa zmiana napięcia na bazie w trakcie skoku.

1. Badanie przerzutnika monostabilnego z zewnętrzną pętlą sprzężenia zwrotnego.

Część projektowa:

C = 1nF

$${U_{\text{wy}} + 0,7 = \frac{1}{C}I_{lad}T\ \ \ \ \ \ \rightarrow \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I_{lad} = \frac{C \bullet {(U}_{\text{wy}} + 0,7)}{T} = 37\mu A\backslash n}{I_{lad} = \frac{9,3}{2k + R_{15}}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \rightarrow \ \ \ \ \ \ \ \ \text{\ \ R}_{15} = \frac{9,3}{I_{lad}} - 2k = 250k\mathrm{\Omega}\backslash n}{U_{\text{wy}} + 0,7 = \frac{1}{C}I_{rozl}t_{b}\ \ \ \ \rightarrow \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I_{rozl} = \frac{\left( U_{\text{wy}} + 0,7 \right) \bullet C}{t_{b}} = 37\mu A\backslash n}{I_{rozl} = I_{T7} - I_{lad}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \rightarrow \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ I_{T7} = I_{rozl} + I_{lad} = 74\mu A\backslash n}{I_{T7} = \frac{4,3}{6,1k + R_{14}}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \rightarrow \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ R_{14} = \frac{4,3}{I_{T7}} - 6,1k = 52k\mathrm{\Omega}\backslash n}{\frac{U_{\text{wy}}R_{18}}{R_{18} + R_{17}} - \frac{15R_{17}}{R_{17} + R_{18}} = 1,4\ ;\ \ R_{18} = 75k\mathrm{\Omega}\ \ \ \ \ \ \rightarrow \ \ \ \ \ \ \ R_{17} = \frac{\left( U_{\text{wy}} - 1,4 \right) \bullet R_{18}}{16,4} = 6,2k\mathrm{\Omega}}$$

Otrzymane przebiegi:

15 Przebieg w pkt E

Przebieg w pkt F

Przebieg w pkt G, przełącznik w pozycji dolnej

Przebieg w pkt G, przełącznik w pozycji górnej

Przebieg w pkt H, przełącznik w pozycji dolnej

Przebieg w pkt H, przełącznik w pozycji górnej

Odczytane parametry przebiegów:

T ≈ 100μs ∖ n

WNIOSKI

Ćwiczenie miało na celu przybliżyć zagadnienie przerzutników w płaszczyźnie analogowej.
Otrzymane doświadczalnie wyniki pozwalają twierdzić, iż wszystko zostało wykonane poprawnie. Oczywiście mogą one odbiegać od teoretycznych, jednak różnice mieszczą się w dopuszczalnych granicach.
Parametry sygnałów otrzymane w ostatnim punkcie sprawozdania nie są określone dokładnie, gdyż zostały odczytane ze zrzutów po zakończeniu zajęć. Nie wykorzystanie opcji kursorów w oscyloskopie wprowadza już pewną niedokładność. Kolejną przyczyną występujących różnic jest fakt zastosowania wartości elementów różnych względem tych z projektu – wykorzystano dostępne elementy o zbliżonych wartościach.
Ćwiczenie zakończono na etapie badania przerzutnika z zewnętrzną pętlą sprzężenia. Generatora 555 nie wykonano z uwagi na niedostateczną ilość czasu.