ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH Nr 2 w Lubaniu
Transkrypt
ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH Nr 2 w Lubaniu
ZESPÓŁ SZKÓŁ PONADGIMNAZJALNYCH Nr 2 w Lubaniu PRACOWNIA ELEKTRYCZNA PE PRACOWNIA ELEKTRYCZNA Badanie generatorów przebiegów prostokątnych z układem 555 UC5 CEL ĆWICZENIA: Poznanie budowy, zasady działania i właściwości generatorów przebiegów prostokątnych w oparciu o układ scalony NE555. ZNAJOMOŚĆ ZAGADNIEŃ DO ĆWICZENIA OBEJMUJE: Rodzaje generatorów przebiegów prostokątnych Wewnętrzna budowa układu 555 Zasada działania generatora z wykorzystaniem układu 555 Funkcje poszczególnych wyprowadzeń układu scalonego Obliczanie czasów trwania stanów H i L w przebiegu wyjściowym Do ćwiczenia przygotować kartę katalogową układu NE555 1. Badanie generatora z układem 555 w typowym układzie aplikacyjnym fot. 1 Rys. 1 Tok postępowania: 1.1 Ustawić potencjometry VR2 i VR3 na minimalną wartość 1.2 Zmierzyć rezystancję szeregowo połączonych VR2 i R6 oraz VR3 i R7 1.3 Obliczyć: Czas ładowania się kondensatora = czas trwania stanu wysokiego na wyjściu: t1 0,693( R A RB )C[s] RA - rezystancja gałęzi VR3 i R7 RB - rezystancja gałęzi VR2 i R6 C- pojemność kondensatora C8 1/4 Czas rozładowania się kondensatora = czas trwania stanu niskiego na wyjściu: t1 0,693RB C[s] Okres trwania przebiegu wyjściowego: T=t1+t2 Częstotliwość przebiegu wyjściowego: f Współczynnik wypełnienia impulsu D 1.4 1 [ Hz] T RB *100[%] R A 2 RB Napięcia minimalne i maksymalne na kondensatorze C7 UCmin=1/3Ucc UCmax=2/3Ucc Zmontować układ generatora, którego schemat przedstawiono na rys.1, w oparciu o zestaw do montażu z fot.1 1.6 Podłączyć układ do zasilania 5V 1.7 Wejście A oscyloskopu podłączyć do wyjścia generatora, a na wejście B podać sygnał z wyprowadzenia nr 2 układu scalonego (napięcie na kondensatorze C7) 1.8 Wyregulować oscyloskop, aby na ekranie widoczne były dwa pełne okresy przebiegu wyjściowego 1.9 Przerysować przebiegi z ekranu oscyloskopu 1.10 Zmierzyć oscyloskopem czasy ładowania i rozładowania kondensatora C7, okres i częstotliwość przebiegu wyjściowego, poziom stanu wysokiego i niskiego na wyjściu (UOH i UOL), oraz minimalne i maksymalne napięcia na kondensatorze (UCmin i UCmax) 1.11 Wszystkie wielkości z punktu 1.10 zaznaczyć jako etykiety na przerysowanym ekranie oscyloskopu 1.12 Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabeli 1. Wyszukać karcie katalogowej i zapisać w tabeli 1 parametry UOH i UOL 1.5 Tabela1. Pomiary parametrów generatora z układem 555 w typowym układzie aplikacyjnym Wielkości t1 [ms] t2 [ms] T [ms] f[Hz] D [%] UCmin[V] UCmax[V] UOH[V] UOL[V]` Obliczone z karty katalogowej Zmierzone 1.13 Na podstawie wielkości parametrów UOH i UOL ustalić, czy poziom napięcia wyjściowego nadaje się do poprawnego sterowania wejść układów TTL i CMOS zasilanych napięciem 5V. Odpowiedź uzasadnij. 2/4 2. Badanie generatora sterowanego napięciem - VCO . Rys. 2 Generator sterowany napięciem realizowany jest poprzez dołączenie potencjometru VR4 do końcówki nr 5 układu scalonego. Powoduje to zmianę napięć progowych przy których następuje przełączanie układu w związku z ładowaniem i rozładowaniem kondensatora C7. 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 Tok postępowania: Zmontować układ, którego schemat przedstawiono na rys.2 Pozostawić ustawienia rezystancji jak w pkt.1.2 Wejście A oscyloskopu podłączyć do wyjścia generatora, a na wejście B podać sygnał z wyprowadzenia nr 2 układu scalonego (napięcie na kondensatorze C7) Włączyć napięcie zasilania Do końcówki 5 podłączyć woltomierz Zmieniając napięcie na końcówce 5 układu od 2V do 4V co 0,5V, mierzyć częstotliwość i współczynnik wypełnienia impulsu przebiegu wyjściowego Dla każdego nastawianego napięcia U(5) mierzyć napięcia na kondensatorze UCmin i UCmax Wyniki pomiarów zapisać do tabeli 2. Tabela2. Pomiary parametrów generatora VCO U(5) [V] 2 2,5 3 3,5 4 f[Hz] D[%] UCmin[V] UCmin[V] 2.9 Na podstawie danych narysować charakterystykę przestrajania VCO f=f(U(5)) oraz D=f(U(5)) 3/4 3. Badanie generatora z niezależną regulacją czasu trwania stanu wysokiego i niskiego na wyjściu Podstawowy układ generatora posiada taką wadę, że nie jest możliwa niezależna regulacja czasu trwania stanu niskiego i wysokiego na wyjściu. Zmieniony układ nie posiadający tej wady przedstawiono na rys.3. Poprzez dodanie diod umożliwiamy niezależny przepływ prądu ładowania i rozładowania kondensatora. Ładowanie odbywa się poprzez rezystancję RA (VR3+R7) i diodę D3 a rozładowanie poprzez RB (VR1+R6) i diodę D4 Rys. 3 Tok postępowania: 3.1 Ustawić potencjometry VR3 i VR4 na minimum rezystancji, wtedy RA=RB=R=10kΩ 3.2 Włączyć zasilanie układu 3.3 Do wyjścia podłączyć oscyloskop 3.4 Dla wartości RA i RB podanych w tabeli zmierzyć czas trwania stanu niskiego i wysokiego na wyjściu, okres i częstotliwość sygnału, pamiętając aby przy ustalaniu rezystancji wyłączyć układ od zasilania 3.5 Wyniki pomiarów zapisać do tabeli 3 Tabela4. Pomiary parametrów generatora z niezależną zmianą czasu t1 i t2 RA [kΩ] RB[kΩ] t1[ms] t2[ms] T[ms] f[Hz] 10 10 50 10 10 50 100 100 Pytania kontrolne: 1. Podaj budowę wewnętrzną układu 555 2. Podaj zasadę działania generatora z wykorzystaniem układu 555 3. W jaki sposób obliczyć czasy trwania stanów niskiego i wysokiego na wyjściu? 4. Jak zbudowany jest układ generatora VCO na układzie 555? 5. Dlaczego nie jest możliwa w typowym układzie aplikacyjnym pełna regulacja współczynnika wypełnienia impulsów? 6. W jaki sposób wyznaczyć charakterystykę przestrajania VCO? 7. Narysuj przebieg napięcia na wyjściu i na końcówce 2 układu 555 pracującego jako układ astabilny 4/4