POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI	Piątek 8.15 - 11.00
LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH GRUPA NR 3	Sprawozdanie z ćwiczenia nr 11 Generatory impulsowe
DATA WYKONANIA: 1999-11-19		OCENA:

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zapoznanie się z podstawowymi parametrami i niektórymi zastosowaniami wybranych układów generatorów impulsowych.

2. Układy pomiarowe

Schematy układów pomiarowych wykorzystanych w ćwiczeniu przedstawiają poniższe rysunki:

Rys.2.1. Schemat układu uniwibratora

Rys.2.2. Schemat układu multiwibratora

3. Pomiary

1. Pomiary uniwibratora

1. Pomiar czasu trwania generowanych impulsów dla różnych par elementów R₂ i C₂

R2 [k]	C2 [nF]	 [ms]	obl [ms]
	1	0,0010	0,0011
1	100	0,44	0,11
	1000	1,80	1,10
	1	0,01	0,01
5,1	100	2,28	0,56
	1000	10,40	5,60
	1	0,0102	0,0110
10	100	4,67	1,10
	1000	20,84	10,99
	1	0,0540	0,0560
51	100	21,00	5,60
	1000	114,82	56,03
	1	0,1050	0,1099
100	100	39,26	10,99
	1000	239,33	109,86

Rys.3.1.1. Wykres zależności _t = _t(R), C₂ = parametr

Linia ciągła oznacza wartość wyliczoną teoretycznie, linia przerywana - zmierzoną

2. Pomiar czasu trwania i amplitudy generowanych impulsów przy zmianie napięcia zasilania

Uzz [V]	12	11	10	9	8	7	6	5
Uwy [V]	12,0	10,7	9,6	8,6	7,4	6,4	5,4	4,4
t [s]	1,10	1,11	1,13	1,15	1,17	1,20	1,23	1,27

Rys.3.1.2.1. Wykres zależności U_wy = f (U_zz)

Rys.3.1.2.2. Wykres zależności _t = f(U_zz)

3. Badanie wpływu obciążenia na parametry impulsu wyjściowego

Stosując kolejno jako obciążenie rezystory R₃ o wartościach: 100, 1k, 10k, 100k, 1M, zbadaliśmy wpływ obciążenia na parametry impulsu wyjściowego. Wpływ ten objawił się spadkiem amplitudy sygnału wyjściowego (0,6V) wraz ze spadkiem wartości obciążenia oraz rozmyciem początku impulsu dla małych obciążeń.

4. Sprawdzenie projektu uniwibratora

Zgodnie z instrukcją do ćwiczenia i poleceniem prowadzącego zaprojektowaliśmy układ uniwibratora generującego impuls o czasie trwania T = 2,5 ms. Przyjmując wartość rezystora R₂ = 100k otrzymaliśmy ze wzoru
wartość kondensatora C₂ = 22nF. Pozostałe elementy przyjęliśmy jak na schemacie z rys.2.1. Po złożeniu układ generował założony impuls.

2. Pomiary multiwibratora

1. Obserwacja generowanych przebiegów

Po zmontowaniu układu jak na schemacie rys.2.2. odrysowaliśmy zaobserwowane generowane przebiegi napięć: U_wy(t) i U_p(t) (oscylogram w protokole). Z oscylogramu odczytaliśmy następujące parametry przebiegu U_wy(t):

• czas trwania _t = 187 s

• czas oczekiwania _o = 125 s

• czas całkowity _c = 312 s

• współczynnik wypełnienia w_w = 59,9%

• częstotliwość sygnału f = 3205 Hz

• amplitudę sygnału U_wy = 10,3V

1. Pomiar parametrów przebiegu napięcia wyjściowego w zależności od wartości R₂

R2 [k]	3	5,1	10	20	30	51
t [ms]	0,24	0,37	0,70	1,30	1,90	3,40
c [ms]	0,44	0,70	1,25	2,40	3,75	6,40
o [ms]	0,20	0,33	0,55	1,10	1,85	3,00
ww [%]	54,55	52,86	56,00	54,17	50,67	53,13

Rys.3.2.2. Wykres zależności parametrów przebiegu od wartości rezystancji R₂

2. Pomiar parametrów przebiegu napięcia wyjściowego w zależności od wartości R₁

R1 [k]	2	3	5,1	6,2	10
t [ms]	0,18	0,22	0,41	0,48	0,70
c [ms]	0,31	0,35	0,54	0,62	0,83
o [ms]	0,13	0,13	0,13	0,14	0,13
ww [%]	58,06	62,86	75,93	77,42	84,34

Rys.3.2.2. Wykres zależności parametrów przebiegu od wartości rezystancji R₁

3. Pomiar częstotliwości i amplitudy generowanych impulsów przy zmianie napięcia zasilania

Uzz [V]	12	11	10	9	8	7	6	5
Uwy [V]	10,8	9,5	8,3	7,1	6,2	5,3	4,5	3,8
f [kHz]	3,98	3,99	4,00	4,01	4,03	4,05	4,06	4,07

Rys.3.2.4. Wykres zmian częstotliwości i amplitudy napięcia wyjściowego w funkcji zmiany napięcia zasilania

4. Badanie wpływu obciążenia na parametry impulsu wyjściowego

Podobnie jak w przypadku uniwibratora stosując kolejno jako obciążenie rezystory R₃ o wartościach: 100, 1k, 10k, 100k, 1M, zbadaliśmy wpływ obciążenia na parametry impulsu wyjściowego. Także w tym przypadku wpływ ten objawił się spadkiem amplitudy sygnału wyjściowego (ale nieznacznym, rzędu 0,1V) wraz ze spadkiem wartości obciążenia oraz rozmyciem początku impulsu dla małych obciążeń.

4. Wnioski

1. W niniejszym ćwiczeniu zbadaliśmy dwa podstawowe impulsowe generatory relaksacyjne zbudowane w oparciu o układ czasowy 555: generator monostabilny (uniwibrator) i generator astabilny - multiwibrator.

W pierwszym punkcie ćwiczenia zbadaliśmy zależność czasu trwania generowanych impulsów dla różnych par elementów R₂ i C₂. Jak widać na rysunku 3.1.1. jest to zależność liniowa. Rozbieżności pomiędzy wartościami zmierzonymi a wyliczonymi teoretycznie wynikają przede wszystkim z niezadowalającej dokładności pomiarów (czasomierz / częstościomierz dawał wskazania nijak mające się do uzyskanego oscylogramu, a dokładność oscyloskopu okazała się niewystarczająca) oraz z 20% tolerancji zastosowanych elementów, co w przypadku propagacji błędów uwiarygodnia otrzymane wyniki (jak widać z rysunku otrzymana zależność jest zgodna z wyznaczoną teoretycznie, tyle tylko, że jest względem niej przesunięta).

2. Zbadane zależności czasu trwania i amplitudy impulsu wyjściowego w funkcji zmiany napięcia zasilania przedstawiają rysunki 3.1.2.1. i 3.1.2.2. Są to zależności liniowe. Amplituda napięcia wyjściowego maleje nieco szybciej niż napięcie zasilania, natomiast czas trwania impulsu wydłuża się wraz ze spadkiem napięcia zasilania.

3. Jak już zostało napisane, wpływ zmian obciążenia na parametry impulsu wyjściowego objawił się spadkiem amplitudy sygnału wyjściowego wraz ze spadkiem wartości obciążenia oraz rozmyciem początku impulsu dla małych obciążeń. Zależność taka występuje dla obydwu badanych układów.

4. Na podstawie sporządzonego oscylogramu (protokół) można stwierdzić, że multiwibrator astabilny działa w ten sposób, że w trakcie ładowania kondensatora na wyjściu układu trwa impuls, a w trakcie rozładowywania jest przerwa. Biorąc pod uwagę, że wyjście nie jest brane z wyjścia Q przerzutnika, a z wyjścia Q, to taki schemat pracy jest zgodny z zamieszczonym w instrukcji do ćwiczenia.

5. Kolejnym punktem ćwiczenia był pomiar parametrów przebiegu napięcia wyjściowego w zależności od wartości rezystancji R₂ i R₁. Z przeprowadzonych badań wynika, że zwiększanie rezystora R₂ powoduje wydłużenie czasu oczekiwania, natomiast w przypadku rezystora R₁ takiej zależności nie obserwujemy. Czas całkowity i czas trwania impulsu wzrasta liniowo wraz ze wzrostem tych rezystancji.

Zwiększanie rezystora R₂ wywołało oscylacyjne wahania współczynnika wypełnienia pomiędzy 50% a 56%, natomiast przy wzroście rezystancji R₁ widać liniowy wzrost współczynnika wypełnienia przebiegu czyli wzrost długości trwania impulsu.

6. Pomiar częstotliwości i amplitudy generowanych impulsów przy zmianie napięcia zasilania potwierdza teoretyczne założenie, że częstotliwość generowanych impulsów nie zależy od wielkości napięcia zasilającego. Widać natomiast dużą czułość amplitudy napięcia wyjściowego na zmianę napięcia zasilania.

7. Poważnym utrudnieniem w wykonaniu przez nas tego ćwiczenia okazał się brak zasilania na początku zajęć, co wprowadziło znaczne opóźnienia, a w dalszej kolejności zmusiło nas do prowadzenia pomiarów na stanowisku przeznaczonym do innego ćwiczenia, co z kolei miało niewątpliwy wpływ na dokładność otrzymanych przez nas wyników (inny sprzęt pomiarowy). Innym niekorzystnym czynnikiem była silna wrażliwość aparatury pomiarowej na czynniki zewnętrzne, co objawiało się gwałtownymi wahaniami wskazań w przypadku poruszenia ręką przewodów. Odczyty z częstościomierza nie były wiarygodne (trudno nawet mówić o powtarzalności), lecz przyczyny tego stanu rzeczy nie udało się nam ustalić. Prawdopodobnie było to spowodowane zużyciem wejścia tego przyrządu. Podsumowując możemy stwierdzić, że podstawowy cel ćwiczenia osiągnęliśmy, lecz ze względu na czynniki zewnętrzne niezależne od nas zrealizowaliśmy stosunkowo niewielką część programu laboratorium.

1

1

---