4 Przerzutnik Schmitta

POLITECHNIKA POZNAŃSKA FILIA W PILE
LABORATORIUM ELEKTRONIKI I TEORII OBWODÓW
numer ćwiczenia:
data wykonania ćwiczenia:
4
data oddania sprawozdania:
07.11.2002
OCENA:
28.11.202
tytuł ćwiczenia:
Przerzutnik Schmitta
wykonawcy:
1.
2.
3.
4.
grupa:
OSTASZEWSKI Paweł
PAWLICKI Piotr
LEMAŃSKI Radosław
KARMOWSKI Sławomir
semestr:
A
III
1. Cel ćwiczenia:
 obserwacja przebiegów napięciowych UB, UE, UC1, UC2 przy piłokształtnym
napięciu wejściowym
 obserwacja charakterystyki przejściowej UC2=f(UB),
 wyznaczanie charakterystyki wejściowej IB= f(UB) układu traktowanego jako
dwójnik czynny,
 obserwacja wpływu pojemności przyspieszającej C na szybkość przerzutu
2. Opis układu pomiarowego:
1
3. Wykresy przebiegów
oscyloskopie
napięciowych
zaobserwowanych
na
4. Charakterystyka przejściowa zaobserwowana na oscyloskopie
2
5. Zdejmowanie charakterystyki wejściowej
Ub [V]
3,01
2,93
2,89
2,74
3,95
3,62
2,90
2,07
1,66
1,17
0,92
0,63
0,20
0,08
Ib [uA]
38,7
30,0
18,4
16,9
8,3
5,3
2,9
2,0
1,6
1,2
0,9
0,6
0,2
0,1
3
Wyznaczenie wartości UG1 i UG2:
UG
RS
I B * RS
UB
100 k
6
U G1
8 , 3 * 10
U G2
16 , 9 * 10
* 100 * 10
6
3
* 100 * 10
3, 95
3
2 , 74
4 , 78 V
4 , 43 V
Aby wyznaczyć maksymalną wartość RG, przy której układ przestaje działać jak
przerzutnik Schmitta korzystam z definicji funkcji tangens i odpowiedniego trójkąta
na charakterystyce:
I B2
tg
U G max
1
R
U G max
tg
U i2
I B2
I B2
16 , 9 A
U I2
2 , 74 V
U G max
U i2
5 , 2V
Powyższe wartości zostały odczytane z wykresu.
R G max
5, 2
2 ,74
16 ,9 * 10
6
145 ,5 k
Przerzutniki Schmitta są szeroko stosowane w układach elektronicznych. Znajdują
zastosowanie zwłaszcza tam, gdzie mamy do czynienia z wolno narastającymi i
opadającymi zboczami sygnałów cyfrowych czy tez sygnałami zakłóconymi lub o
przebiegach różnych od prostokątnych, które wymagają zamiany właśnie na sygnały
prostokątne.
Przerzutniki Schmitta to swego rodzaju przerzutniki bistabilne, zmieniające swój stan
wyjściowy po wystąpieniu na wejściu napięcia progowego. Charakteryzują się one dość
dużą szybkością działania. Inną ich cechą, wynikającą z ich budowy, jest fakt istnienia
4
różnicy pomiędzy poziomami granicznymi przy zmianie ze stanu niskiego na wysoki i z
wysokiego na niski. Ta różnica określana jest mianem histerezy układu Schmitta. Należy o
tym pamiętać przy projektowaniu układów z przerzutnikami Schmitta, zwłaszcza, gdy
zwracamy uwagę na czasy okresy i wypełnienia przebiegów.
W układzie tranzystorowym przy braku sygnału na wejściu tranzystor T1 jest zatkany, a T2
przewodzi. Podanie napięcia na bazę T1 powoduje, że T1 zaczyna przewodzić, co
zmniejsza prąd bazy T2 i tym samym powoduje jego zatykanie. Proces ten przyspiesza
jeszcze wzrost spadku napięcia na rezystorze emiterowym. T2 zostaje bardzo szybko
odcięty i na jego kolektorze pojawia się stan wysoki. Widać tu, że wyjściem tego układu jest
właśnie kolektor tranzystora T2. Tranzystory, bowiem pracują jako klucze i każdy z nich
odwraca fazę sygnału podanego na bazę.
Wymusza to konieczność podwójnego odwrócenia fazy, gdyż tylko wtedy przebieg
wyjściowy będzie „odzwierciedlał” kształt przebiegu wejściowego.
Także z tego faktu wynika różnica pomiędzy przebiegami występującymi na kolektorach
tranzystorów. Są one w przeciwfazie, natomiast ich amplitudy niewiele się różnią.
W czasie trwania stanu ustalonego na wejściu napięcie na rezystorze emiterowym ma
ustaloną wartość. Przewodzi wtedy zawsze tylko jeden tranzystor Jednakże w czasie
przerzutu przez pewien czas przewodzą obydwa tranzystory, a co za tym idzie, przez
rezystor ten płyną prądy kolektorowe obydwu tranzystorów. Sumując się wymuszają one
zwiększony spadek napięcia na RE. Ponieważ jednak, gdy jeden z tranzystorów się
otwiera, drugi się zatyka, więc napięcie to najpierw rośnie, a potem maleje. Czyli,
podsumowując, napięcie to najpierw narasta od wartości ustalonej, by następnie opaść do
niej po zakończeniu przerzutu
5