Pobierz

LABORATORIUM
PODSTAW OPTOELEKTRONIKI
WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYK
STATYCZNYCH I DYNAMICZNYCH
TRANSOPTORA PC817
1
Celem badań jest ocena właściwości statycznych i dynamicznych transoptora PC 817.
Badany transoptor to przykład konfiguracji dioda LED – fototranzystor. Właściwości
statyczne należy wyznaczyć na podstawie charakterystyk Uc=f(IF) lub Ic=f(IF). Do opisu
właściwości dynamicznych wykorzystać charakterystyki amplitudowe i fazowe lub
odpowiedź skokową.
UWAGA: Numeracja gniazd bananowych może nie być zgodna z numeracją końcówek transoptora.
1. Wyznaczenie charakterystyki statycznej Uc=f(IF) transoptora PC 817
Na rys. 1 przedstawiono schemat układu do wyznaczania charakterystyki Uc=f(IF)
transoptora PC 817. Zakres zmienności prądu IF dobrać uwzględniając wartość
dopuszczalnego prądu IFmax diody LED oraz wydajność źródła prądowego IS. Wartości
napięcia zasilania Ucc i rezystora RD dobrać uwzględniając dopuszczalny prąd kolektora ICmax
i dopuszczalne napięcie kolektor-emiter UCmax fototranzystora. Wartości IFmax, UCmax i ICmax
określić na podstawie danych katalogowych.
1
2
IS
RC
RF
IF
A
RD
6
5
IC
2
U CC
PC817
V
UF
V
UC
V
4
3
Rys. 1 Schemat układu do wyznaczania charakterystyki Uc=f(IF) transoptora PC 817
Specyfikacja warunków badań: zakres zmienności prądu IF oraz wartości Ic i Ucc zgodnie z
poleceniem prowadzącego zajęcia.
Zadania pomiarowe:
- wyznaczyć charakterystyki Uc=f(IF) z kilkoma (np. trzema) wartościami rezystora RD,
- określić długość fali λ promieniowania diody LED.
2. Wyznaczenie charakterystyki statycznej Ic=f(IF) transoptora PC 817
Na rys. 2 przedstawiono schemat układu do wyznaczania charakterystyki Ic=f(IF)
transoptora PC 817. Zakres zmienności prądu IF dobrać uwzględniając wartość
dopuszczalnego prądu IFmax i wartość dopuszczalnego prądu kolektora ICmax diody LED oraz
wydajność źródła prądowego IS. Wartość napięcia zasilania Ucc dobrać względu na
dopuszczalne napięcie kolektor-emiter UCmax fototranzystora. Wartości IFmax, UCmax i ICmax
określić na podstawie danych katalogowych.
1
2
IF
A
IS
6
RC
RF
UCC
PC817
V
A
5
IC
2
UF
V
UC
4
3
Rys. 2 Schemat układu do wyznaczania charakterystyki Ic=f(IF) transoptora PC 817
2
Specyfikacja warunków badań: zakres zmienności prądu IF oraz wartość Ucc zgodnie z
poleceniem prowadzącego zajęcia.
Zadania pomiarowe:
- wyznaczyć charakterystyki Ic=f(IF) dla kilku (np. trzech) wartości napięcia UCC,
- określić długość fali λ promieniowania diody LED.
3. Wyznaczenie odpowiedzi skokowej transoptora PC 817
Odpowiedź skokowa może być wyznaczana na podstawie przebiegu czasowego Uc=f(t)
lub Ic=f(t). Poniższy opis dotyczy określania właściwości dynamicznych transoptora PC 817
na podstawie przebiegu czasowego Uc=f(t). Na rys. 3 przedstawiono schemat układu do
wyznaczania przebiegu czasowego Uc=f(t) dla prostokątnego przebiegu czasowego IF=f(t).
Wartości IFH i IFL dobrać uwzględniając wartość dopuszczalnego prądu IFmax diody LED oraz
wydajność generatora G. Wartość napięcia zasilania Ucc dobrać ze względu na dopuszczalne
napięcie kolektor-emiter UCmax fototranzystora. Wartości IFmax, UCmax i ICmax określić na
podstawie danych katalogowych. Unikać stosowania rezystorów dekadowych jako RI i RD.
UWAGA: przed dołączeniem oscyloskopu zapewnić separację galwaniczną obwodu
wejściowego (z diodą LED) i wyjściowego (z fototranzystorem).
OSCYLOSKOP
CH1
CH2
1
2
RI
IF
6
RC
RF
5
IC
2
UCC
PC817
G
RD
UF
V
UC
4
3
Rys. 3 Schemat układu do wyznaczania przebiegu czasowego Uc=f(t) transoptora PC 817
Na rys. 4 przedstawiono uproszczone oscylogramy przebiegów czasowe IF=f(t) i Uc=f(t). Na
podstawie tych oscylogramów określane są wartości miar odpowiedzi skokowej.
3
IFH
IF
IFL
0
UcH
t
Uc
UcL
0
t
Rys. 4 Uproszczone oscylogramy przebiegów czasowe IF=f(t) i Uc=f(t)
Specyfikacja warunków badań: zakres zmienności prądu IF, wartości Ic i Ucc oraz zestaw miar
odpowiedzi skokowej zgodnie z poleceniem prowadzącego zajęcia.
Wyniki pomiarów wybranych miar odpowiedzi skokowej, dla kilku wartości rezystorów RD i
RI przedstawić w formie tabelarycznej. Określić wpływ wartości rezystancji (RC+RD) na
kształt zboczy: narastającego i opadającego napięcia Uc.
3. Wyznaczenie charakterystyk amplitudowych i fazowych transoptora PC 817
Charakterystyki amplitudowe i fazowe mogą być dla sygnału wyjściowego Uc=f(t) lub
Ic=f(t). Poniższy opis dotyczy określania charakterystyk transoptora PC 817 na podstawie
sygnału Uc=f(t). Na rys. 5 przedstawiono schemat układu do wyznaczania charakterystyk
amplitudowych i fazowych z wykorzystaniem figury Lissajous. Ponieważ pomiar
wykonywany jest w trybie X-Y oscyloskopu uzyskany oscylogram to zależność Uc=f(IF).
Wartości IFH i IFL dobrać uwzględniając wartość dopuszczalnego prądu IFmax diody LED oraz
wydajność generatora G. Wartość napięcia zasilania Ucc dobrać ze względu na dopuszczalne
napięcie kolektor-emiter UCmax fototranzystora. Wartości IFmax, UCmax i ICmax określić na
podstawie danych katalogowych. Unikać stosowania rezystorów dekadowych jako RI i RD.
UWAGA:
- przed dołączeniem oscyloskopu zapewnić separację galwaniczną obwodu wejściowego
(z diodą LED) i wyjściowego (z fototranzystorem),
- punkt pracy transoptora dobrać tak, aby zminimalizować zniekształcenia sygnału
wyjściowego Uc(t).
4
OSCYLOSKOP
X
Y
1
2
RI
RD
6
RC
RF
IF
5
IC
2
UCC
PC817
G
UF
V
UC
4
3
Rys. 5 Schemat układu do wyznaczania przebiegu czasowego Uc=f(t) transoptora PC 817
Na rys. 6 przedstawiono uproszczone oscylogramy przebiegów czasowe IF=f(t) i Uc=f(t). Na
podstawie tych oscylogramów dobierany jest punkt pracy transoptora.
IF
IFH
IFC
IFL
t
0
Uc
UcH
UcL
t
0
Rys. 6 Uproszczone oscylogramy przebiegów czasowe IF=f(t) i Uc=f(t)
lY2
lY1
Na rys. 7 przedstawiono oscylogram zależności Uc=f(IF). Amplituda względna i przesunięcie
fazowe wyznaczane za pomocą analizy figury Lissajous.
Rys. 7 Oscylogram zależności Uc=f(IF)
Wartość kąta przesunięcia fazowego ϕ:
5
ϕ = arcsin
lY 2
lY 1
Błąd względny wartości kąta przesunięcia fazowego δϕ:
δϕ =
lY 2
⋅
lY 1
1
l 
1 −  Y 2 
 lY 1 
2
⋅
1
l
arcsin Y 2
lY 1
(
⋅ δ lY 1 + δ l Y 2
)
Uwaga: wartość arc sin podstawiać w mierze łukowej
Specyfikacja warunków badań: zakres zmienności prądu IF, wartości Ic i Ucc zgodnie z
poleceniem prowadzącego zajęcia.
Zadania pomiarowe:
- wyznaczenie charakterystyk amplitudowych i fazowych transoptora,
- określenie pasma przenoszenia dla progu -3dB.
Charakterystykę amplitudową wyskalować względnie.
6