Multivibratori e Oscillatori

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1 Multivibratori e Oscillatori

2 Si definiscono multivibratori i circuiti in grado di generare transizioni di alcune grandezze (tensioni o correnti) con tempi di transizione di durata breve rispetto all intervallo fra due transizioni successive. Per questa ragione vengono anche denominati circuiti a scatto. Si suddividono in: Bistabili: quando la commutazione avviene tra due stati stabili. Monostabili: quando la commutazione viene attivata da uno stato stabile ad uno instabile, per cui il circuito ritorna autonomamente allo stato stabile originale. Astabili(o oscillatori a rilassamento): quando la commutazione avviene sempre tra due stati instabili, per cui il circuito NON è mai in una condizione di riposo.

3 In assenza della retroazione negativa, un segnale applicato all ingresso dell opamp ne provoca la saturazione. omparatore INVETENTE omparatore NON INVETENTE V in V in V V

4 Per effetto della retroazione positiva, un segnale applicato all ingresso del bistabile provoca la saturazione dell opamp. +V v out V in _ V OH + -V V TL V TH 2 v in V ref V = V + V = βv + V ( β ) 2 TH OH ref OH ref V = V + V = βv + V ( β ) 2 TL OL ref OL ref V OL ( ) H = V V = β V V TH TL OH OL

5 Obiettivi Studio del comparatore. Setup Montare i componenti come riportato in figura e applicare tensioni di polarizzazione V=+/-6V V = ±6V Opamp TL08 =00kΩ. T 2 = 200kΩ(trimmer). Verifica Applicare in ingresso una sinusoide Vin=5V, f=khz. Misurare le tensioni di ingresso ed uscita e mediante la modalità X-Y dell oscilloscopio rilevare la transcaratteristica ingresso-uscita. Osservare cosa succede variando T 2.

6 Setup Progettare un trigger che scatti a livello basso quando V in >2V, e scatti a livello alto quando V in < -2V. Montare i componenti come riportato in figura e applicare tensioni di polarizzazione V =+/-6V TL08 Verifica Applicare in ingresso una sinusoide V in =5V, f=khz. Misurare le tensioni di ingresso ed uscita e mediante la modalità X-Y dell oscilloscopio e rilevare la transcaratteristica ingresso-uscita (es. T = 2 ). T β = T T + 2 ilevare V OH e V OL dalla transcaratteristica calcolare 2 /T Scegliere i componenti (gamma kω MΩ) e verificare i livelli di scatto del nuovo circuito sulla transcaratteristica Eventualmente agire su T per ottenere i valori di scatto richiesti (adjusting) ( β ) ( β ) V = βv + V TH OH ref V = βv + V TL OL ref ( V ref = 0) ( ) H = V V = β V V TH TL OH OL

7 Setup Progettare un trigger che scatti a livello basso quando Vin>2V, e scatti a livello alto quando Vin< -2V. Montare i componenti come riportato in figura e applicare tensioni di polarizzazione Vcc=+/- 6V Verifica Applicare in ingresso una sinusoide Vin=5V, f=khz. Misurare le tensioni di ingresso ed uscita e rilevare la transcaratteristicaingresso-uscita. Verificare i livelli di scatto. Osservare cosa succede variando T. T ( ) ( ) ( ) V = βv + β V V = βv + β V H = V V = β V V TH OH ref TL OL ref TH TL OH OL β = T T + 2

8 Sono circuiti a scatto che in assenza di qualsiasi ingresso producono oscillazioni di rilassamento V c _ 3 +V β = + 2 τ = 3 Se V OH =V OL T =T 2 + -V + β T = 2 ln = 2 ln β 2 2 V OH βv OH V c βv OL V OL T T 2

9 Obiettivi Progettare un generatore di onda quadra(astabile) con opamp, con una frequenza di circa5khzeβ 0.5,conopampTL08 Setup Utilizzare tensioni di polarizzazione V=+/- 0V ompito Determinare i valori delle resistenze ed 2 per soddisfare il requisito su β. V c 3 Dimensionare il valore di 3 e per soddisfare il requisito sulla frequenza. _ +V Montare il circuito e misurarne le caratteristiche. + -V 2 β = β T = 2 ln = 2 ln β 2 Se V OH =V OL T =T 2

10 β = + 2 Possibile soluzione = 2 =00 kω + β 2 T = 2 3 ln = 2 3 ln + s β 2 [ ] 3 = = 9 µ s 3 2 f ln ( 3) ln + 2 Possibile soluzione 3 =20 kω = nf Possibile soluzione =4.7 nf

11 Obiettivi Progettare un generatore di onda quadra(astabile) con opamp, con una frequenza di circa5khzeβ 0.5,conopampTL08 Setup Utilizzare tensioni di polarizzazione Vcc=+/- 0V ompito Determinareivaloridelleresistenze, 2, 3 e V c 3 Montare il circuito e misurarne le caratteristiche. _ +V β = β T ln β = V 2

12 V = ±0V Opamp TL08 =0kΩ(trimmer) 2 = 2kΩ = 2.6kΩ =6.8nF GBP=4 MHz ω = o A v 2 = + 3 Verifica Misurare le tensioni sui morsetti di ingresso e d uscita dell operazionale. alcolare e misurare la frequenza di oscillazione, e verificare che sia interna alla banda passante. Verificare l aumento della distorsione aumentando A v e la scomparsa delle oscillazioni diminuendolo. Verificare la maggiore distorsione in uscita, perché la rete di reazione filtra le componenti armoniche e riporta in ingresso un segnale più puro. Effettuare analisi FFT sia ingresso che uscita per vedere la frequenza di oscillazione e l entità delle armoniche della distorsione.. +V - + -V GBP fosc < < GBP = 4 MHz A 3 3 v 2 ( ) v f v out

13 Setup Montare i componenti come riportato in figura e applicare tensioni di polarizzazione (opamp TL08, Vcc=+/- 0V) 2 +V - v out + -V =0kΩ(trimmer) 2 = 2kΩ = 2.6kΩΩ =6.8nF GBP=4 MHz ω = o A v 2 = + 3 v f Verifica Misurare le tensioni sui morsetti di ingresso e d uscita dell operazionale. alcolare e verificare che la frequenza di oscillazione sia interna alla banda passante. Descrivere l effetto della variazione di A v Effettuare analisi FFT sia ingresso che uscita e commentare.