1 - Oscillatori: Generalità. Verranno illustrati in questo capitolo due tipi di oscillatori:

Transcript

1 Oscllator: Generaltà Verranno llustrat n questo captolo due tp d oscllator: a) Oscllatore con Trgger d Schmtt b) Oscllatore con NE555. Trgger d schmtt L ampop vene reazonato postvamente tramte le resstenze e r, l segnale v s vene applcato al morsetto nvertente tramte una resstenza mentre un eventuale tensone d rermento vene applcata alla resstenza r. v s v V r r v 2 Fg.. Schema d prncpo del Trgger d Schmtt v out V OH V t V r V ts V s V OL Fg..2 Caratterstca ngressouscta del Trgger d Schmtt

2 .. Multvbratore astable con Trgger d Schmtt Il multvbratore astable, o ad oscllazone lbera, è un crcuto che presenta una uscta che commuta tra due stat quas stabl n manera rpettva e con una requenza che dpende da paramentr del crcuto. La realzzazone crcutale medante un trgger d Schmtt nvertente comporta una reazone postva tramte l parttore, r che ornsce la tensone d sogla al morsetto non nvertente v r = Vt = V0 = βv0 r C r v 2 v v c V OH Fg..3 V ts 2 3 t V t v o V OH t T T 2 V OL T 0 Fg..4 2

3 ..2 ealzzazone dell oscllatore S vuole realzzare un oscllatore che gener un onda quadra alternata che abba le seguent caratterstche: V MAX =5V =5kHz sruttando lo schema proposto n gura.3 Dalle ormule s rcavano, per le resstenze e l condensatore, seguent valor: r =0Ω =0Ω =0Ω C=0µF Operazonale TL082 Il TL082 è un amplcatore operazonale che, per l suo corretto unzonamento, rchede un almentazone duale. Questa può essere ottenuta sruttando la doppa uscta d un almentatore da laboratoro. In gura.5 vene mostrato schematcamente come collegare morsett d uscta dell almentatore Tektronx PS280: TastoA: Deve essere premuto per collegare n sere gl almentator ntern V GND V Fg..5 3

4 .2 NE555 Lo schema a blocch d un NE555 è l seguente: Vcc V c 2/3Vcc Output V th FFS V t Dscharge /3Vcc GND eset Fg..6 Analzzando lo schema a blocch dell ntegrato s può notare un parttore d tensone costtuto da tre resstenze egual d valore 5k ( da cu la sgla 555 ) che ornsce le tenson d rermento a due comparator, quello d sogla non nvertente ( Vr = 2/3 Vcc ) e quello d trgger nvertente ( V r = /3 Vcc ), le cu uscte agscono n modo asncrono su un lplop S che a sua volta controlla, tramte l uscta Q negata, sa l crcuto d potenza esterno che la base de transstor Td d scarca. Esste noltre un ngresso d reset per l lplop, prortaro n ogn momento. Il unzonamento nterno del 555 è determnato dalle tenson n uscta de due comparator: se la tensone d trgger Vt scende al dsotto del valore Vr=/3Vcc l uscta del comparatore dventa alta e d conseguenza bassa quella Q negata del lplop che così nterdce l transstor Td d scarca e porta a lvello alto l uscta buerzzata d potenza. se la tensone d threshold Vth supera l valore Vr=2/3Vcc, l uscta del comparatore d sogla dventa alta e così anche quella Q negata del lplop, che pertanto porta n conduzone l transstor Td d scarca ed a lvello basso l uscta buerzzata d potenza. L ngresso Vc del control Voltage può essere utlzzato per varare l lvello della tensone d rermento de comparator, ponendo una resstenza n parallelo a quelle nterne oppure applcandov drettamente una tensone; se questo ngresso non vene utlzzato è buona norma collegarlo a massa tramte un condensatore per evtare la possbltà d oscllazon. 4

5 La congurazone astable del 555 è mostrata n gura: Vcc V c 2/3Vcc Output V th FFS Q Vcc A V t S Dscharge /3Vcc B v c GND eset C Fg..7 8 A 2 3 NE B 4 5 C C 2 Fg..8 5

6 Il graco seguente mostra l andamento de segnal all nterno dell ntegrato NE555 S Q v c 2/3V c /3V c Fg..9 6

7 .. ealzzazone dell oscllatore con l ntegrato NE555 S vuole realzzare un crcuto che gener un onda quadra con dutycycle del 50% e una requenza d 300Hz. S utlzza lo schema proposto nella gura seguente: T T 2 T Fg.. 8 A 2 3 NE B 4 5 C C 2 Fg..0 Dalle seguent espresson s trovano per component valor n tabella:,44 = T ( 2 2 ) C 2 Dalle ormule s evnce che l uguaglanza T =T 2 s verca solo se 2 =00Ω B =MΩ C =0000pF C 2 =2200pF IC=NE555 Il montaggo del crcuto vene suddvso n due as: T = 0, 693 ( ) C T = 0, 693 C 2. Montaggo su scheda per prototp e test d unzonamento 2. Montaggo su crcuto stampato e test d unzonamento 2 2 7

8 2 Integratore e comparatore 2. Crcuto ntegratore S consder un ampop nella congurazone nvertente nella quale l mpedenza d reazone sa costtuta da una capactà C mentre quella d ngresso da una resstenza. C v v v 2 Fg.2. Dato che l ngresso nvertente è vrtualmente a massa, rsulta: = v = C dv dt 0 ed essendo = coè v = C dv dt 0 s ottene: v 0 = vdt C A causa delle corrent d polarzzazone e della tensone d uor zero d ngresso, la tensone n uscta cresce lnearmente nel tempo sno a raggungere l valore d saturazone anche n assenza d segnale.s deve così mnmzzare la tensone d oset dell ampop medante una resstenza 8

9 (= // p ) n sere al morsetto non nvertente e rdurre l guadagno dell ntegratore alle basse requenze medante una resstenza p (d valore elevato = 0 ) n parallelo alla capactà C n modo che l mpedenza d reazone non potrà ma dventare nnta. p C v v v 2 Fg.2.2 La caratterstca lnearzzata dell ntegratore reale è la seguente : G db 0db c Fg.2.3 dove: c = 2π C p = 2π C 9

10 2.2 Comparatore Un crcuto comparatore presenta due ngress ecctat rspettvamente da una tensone d rermento Vr costante e dal segnale v s ed una uscta che può assumere solo due valor nettamente dstnt e qund att a rlevare se l segnale v s ha raggunto oppure no l pressato lvello d rermento. v o v oh Vr Vr t v s v ol Fg.2.4 Utlzzando un amplcatore derenzale senza rete d reazone e qund tale da presentare un guadagno A ad anello aperto molto elevato, s ottene una grande rsoluzone del conronto tra due segnal d ngresso, come s può notare rcordandone la caratterstca d trasermento: natt a temperatura ambente è sucente uno scarto d crca 200mV per passare dall nterdzone alla saturazone e vceversa. v o v oh Vr v s Vr v s v ol 200mV Fg.2.5 In commerco esstono amplcator derenzal destnat allo scopo specco d comparatore che presentano rsoluzon molto elevate, anche mnor d 5µV, qual l µa 3. 0

11 v s Z V r 2 x V z Z 2 Fg.2.6 V z Vr v s Vz2 Fg.2.7 Caratterstca del Comparatore con due dod Zener n uscta