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