| 1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
|
1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
|
| 2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
|
2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
|
| 3 |
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
3 |
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
| 4 |
\usepackage[czech]{babel}
|
4 |
\usepackage[czech]{babel}
|
| 5 |
\usepackage{graphicx}
|
5 |
\usepackage{graphicx}
|
| 6 |
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
|
6 |
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
|
| 7 |
\topmargin -1.3cm
|
7 |
\topmargin -1.3cm
|
| 8 |
\oddsidemargin 0cm
|
8 |
\oddsidemargin 0cm
|
| 9 |
\pagestyle{empty}
|
9 |
\pagestyle{empty}
|
| 10 |
\begin{document}
|
10 |
\begin{document}
|
| 11 |
\title{Klopný obvod}
|
11 |
\title{Klopný obvod}
|
| 12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
|
12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
|
| 13 |
\date{15.3.2011}
|
13 |
\date{15.3.2011}
|
| 14 |
\maketitle
|
14 |
\maketitle
|
| 15 |
\thispagestyle{empty}
|
15 |
\thispagestyle{empty}
|
| 16 |
\begin{abstract}
|
16 |
\begin{abstract}
|
| 17 |
\end{abstract}
|
17 |
\end{abstract}
|
| 18 |
|
18 |
|
| 19 |
\section{Úvod}
|
19 |
\section{Úvod}
|
| 20 |
\begin{enumerate}
|
20 |
\begin{enumerate}
|
| 21 |
\item Popište funkci obvodu na Obr. 1, popište dva stabilní stavy a překlápění. Na základě popisu dvou stavů odvoďte vztah pro velikost hystereze - rozdíl napětí na vstupu pro překlopení z různých stavů.
|
21 |
\item Popište funkci obvodu na Obr. 1, popište dva stabilní stavy a překlápění. Na základě popisu dvou stavů odvoďte vztah pro velikost hystereze - rozdíl napětí na vstupu pro překlopení z různých stavů.
|
| 22 |
\item Navrhněte velikost kapacity C1 pro pracovní kmitočet 3 kHz, odpor R5 použijte 10-15 Ohmů, sestavte obvod podle Obr. 1.
|
22 |
\item Navrhněte velikost kapacity C1 pro pracovní kmitočet 3 kHz, odpor R5 použijte 10-15 Ohmů, sestavte obvod podle Obr. 1.
|
| 23 |
\item Prověřte funkci obvodu pro střídavý vstupní signál, zaznamenejte průběhy signálu na bázi prvního tranzistoru, na emitorovém odporu a na výstupu, výsledek zobrazte do společného grafu.
|
23 |
\item Prověřte funkci obvodu pro střídavý vstupní signál, zaznamenejte průběhy signálu na bázi prvního tranzistoru, na emitorovém odporu a na výstupu, výsledek zobrazte do společného grafu.
|
| 24 |
\item Změřte velikost hystereze.
|
24 |
\item Změřte velikost hystereze.
|
| 25 |
\item Navrhněte změnu obvodu pro zvětšení hystereze na pětinásobek původní hodnoty. Ověřte měřením.
|
25 |
\item Navrhněte změnu obvodu pro zvětšení hystereze na pětinásobek původní hodnoty. Ověřte měřením.
|
| 26 |
\item Porovnejte vypočtené a naměřené hodnoty hysterezí.
|
26 |
\item Porovnejte vypočtené a naměřené hodnoty hysterezí.
|
| 27 |
|
27 |
|
| 28 |
\end{enumerate}
|
28 |
\end{enumerate}
|
| 29 |
|
29 |
|
| 30 |
\section{Postup měření}
|
30 |
\section{Postup měření}
|
| 31 |
|
31 |
|
| 32 |
Obvod jsme zapojili podle schématu. Použité tranzistory byly BC547. Odpor C1 byl zvolen tak, aby příliš nezvětšoval vstupní impedanci obvodu danou rezistorem R1 pro vstupní frekvenci 3kHz byla tedy zvolena hodnota 220nF. Neboť impedance kondenzátoru je dána vztahem $Z = \frac{1}{2 \pi f C}$ vyjde po dosazení hodnot požadavek na kapacitu 30nF nebo větší.
|
32 |
Fungování obvodu si lze představit jako dvojitý zesilovač s interní zpětnou vazbou zapojenou tak, že výstup obvodu se sám udržuje v saturaci ve spodní, nebo horní hladině. Překlopení mezi stavy je umožňěno odlišnou velikostí odporů R4 a R6, které způsobí, že na vstupu obvodu pak existují dvě rozhodovací úrovně vzhledem k 0V.
|
| 33 |
|
33 |
|
| - |
|
34 |
Obvod jsme zapojili podle schématu. Použité tranzistory byly BC547. Odpor C1 byl zvolen tak, aby příliš nezvětšoval vstupní impedanci obvodu danou rezistorem R1 pro vstupní frekvenci 3kHz byla tedy zvolena hodnota 220nF. Neboť impedance kondenzátoru je dána vztahem $Z = \frac{1}{2 \pi f C}$ vyjde po dosazení hodnot bude požadavek na kapacitu C1 30nF nebo větší.
|
| 34 |
|
35 |
|
| 35 |
\begin{figure}
|
36 |
\begin{figure}
|
| 36 |
\label{Shmitt_trigger}
|
37 |
\label{Shmitt_trigger}
|
| 37 |
\begin{center}
|
38 |
\begin{center}
|
| 38 |
\includegraphics [width=80mm]{ul71.png}
|
39 |
\includegraphics [width=80mm]{ul71.png}
|
| 39 |
\end{center}
|
40 |
\end{center}
|
| 40 |
\caption{Schmittův klopný obvod při implementaci se dvěma tranzistory}
|
41 |
\caption{Schmittův klopný obvod při implementaci se dvěma tranzistory}
|
| 41 |
\end{figure}
|
42 |
\end{figure}
|
| 42 |
|
43 |
|
| 43 |
Po zapojení obvodu jsme na vstup připojili generátor sinusového signálu a osciloskopem sledovali chování obvodu.
|
44 |
Po zapojení obvodu jsme na vstup připojili generátor sinusového signálu a osciloskopem sledovali chování obvodu.
|
| - |
|
45 |
|
| - |
|
46 |
\begin{figure}
|
| - |
|
47 |
\label{Shmitt_trigger}
|
| - |
|
48 |
\begin{center}
|
| - |
|
49 |
\includegraphics [width=100mm]{vystup_baze.png}
|
| - |
|
50 |
\end{center}
|
| - |
|
51 |
\caption{Průběhy signálu na výstupu (žlutá čára) a na bázi vstupního tranzistoru (modrá čára).}
|
| - |
|
52 |
\end{figure}
|
| - |
|
53 |
|
| - |
|
54 |
|
| - |
|
55 |
\begin{figure}
|
| - |
|
56 |
\label{Shmitt_trigger}
|
| - |
|
57 |
\begin{center}
|
| - |
|
58 |
\includegraphics [width=100mm]{vystup_emitor.png}
|
| - |
|
59 |
\end{center}
|
| - |
|
60 |
\caption{Průběhy signálu na výstupu (žlutá čára) a na společném emitoru tranzistorů (modrá čára).}
|
| - |
|
61 |
\end{figure}
|
| - |
|
62 |
|
| - |
|
63 |
Z uvedených grafů je patrné, že obvod se vzhledem k sinusovému vstupnímu signálu chová, jako tvarovač na obdélník. Což je dáno právě silnou kladnou zpětnou vazbou, která je podstatou obvodu.
|
| - |
|
64 |
|
| - |
|
65 |
|
| - |
|
66 |
Následně jsme přepojili osciloskop na emitorový odpor. Tím jsme mohli přímo měřit velikost hystereze, neboť ta je přímo úměrná napětí na emitorovém odporu. Velikost hystereze jsme změřili pro dvě různé hodnoty emitorových odporů 10Ohm a 60Ohm.
|
| - |
|
67 |
|
| - |
|
68 |
|
| - |
|
69 |
\begin{figure}
|
| - |
|
70 |
\label{Shmitt_trigger}
|
| - |
|
71 |
\begin{center}
|
| - |
|
72 |
\includegraphics [width=100mm]{mala_hystereze10Ohm.png}
|
| - |
|
73 |
\end{center}
|
| - |
|
74 |
\caption{Průběhy signálu na výstupu (žlutá čára) a na společném emitoru tranzistorů (modrá čára).}
|
| - |
|
75 |
\end{figure}
|
| - |
|
76 |
|
| - |
|
77 |
|
| - |
|
78 |
\begin{figure}
|
| - |
|
79 |
\label{Shmitt_trigger}
|
| - |
|
80 |
\begin{center}
|
| - |
|
81 |
\includegraphics [width=100mm]{velka_hystereze60ohm.png}
|
| - |
|
82 |
\end{center}
|
| - |
|
83 |
\caption{Průběhy signálu na výstupu (žlutá čára) a na společném emitoru tranzistorů (modrá čára).}
|
| - |
|
84 |
\end{figure}
|
| - |
|
85 |
|
| 44 |
|
86 |
|
| 45 |
\section{Závěr}
|
87 |
\section{Závěr}
|
| 46 |
|
88 |
|
| 47 |
\begin{enumerate}
|
89 |
\begin{enumerate}
|
| - |
|
90 |
\item Překlopení tranzistorů je řízeno kladnou zpětnou vazbou realizovanou připojením báze a emitoru tranzistoru T2 na kolektor a emitor tranzistoru T1. Velikost vazby je pak řízena velikostí odporů R4, R5 a R6, které v padstatě určijí zesílení. Velikost hystereze je pak dána nejmenším napětím, které při zesílení tranzostorem T1 ještě nepovede k překlopení tranzistoru T2.
|
| - |
|
91 |
|
| - |
|
92 |
\item Námi navržená hodnota C1 byla 220nF.
|
| - |
|
93 |
|
| - |
|
94 |
\item Měřením jsme ověřili, že obvod je skutečně bistabilní a chová, se jako tvarovač signálu. Naměřené průběhy jsou zobrazeny v grafech.
|
| - |
|
95 |
|
| - |
|
96 |
\item Velikost hystereze jsme změřili 92mV pro emitorový odpor 10 Ohm a 500mV pro emitorový odpor 60Ohm.
|
| - |
|
97 |
|
| - |
|
98 |
\item 5ti násobného zvětšení hystereze obvodu bylo dosaženo 5ti násobným zvětšením emitorového odporu.
|
| 48 |
|
99 |
|
| - |
|
100 |
\item Naměřené a a předpokládané hodnoty jsou v dobré shodě.
|
| 49 |
|
101 |
|
| 50 |
|
102 |
|
| 51 |
\end{enumerate}
|
103 |
\end{enumerate}
|
| 52 |
|
104 |
|
| 53 |
\begin{thebibliography}{99}
|
105 |
\begin{thebibliography}{99}
|
| 54 |
\end{thebibliography}
|
106 |
\end{thebibliography}
|
| 55 |
\end{document}
|
107 |
\end{document}
|