Generatore di. frequenza

Transcript

1

2 Commutatore di frequenza Generatore di frequenza Selezione di onde analogiche Formatore di onde triangolari Buffer di potenza Formatore di onde quadre Variatore di frequenza Variatore di ampiezza Selezione di onde digitali

3 Premessa Qualche mese fa abbiamo scelto di costruire un generatore di funzione per la tesi d esame. Questo ci è sembrato adeguato per la nostra preparazione acquisita in questi anni all interno dell istituto anche perché, soprattutto in 2 ed in 3 ; abbiamo avuto modo di usarlo in quasi tutte le prove di laboratorio grazie al suo largo campo di impiego e alla sua larga disponibilità all interno dell istituto. Il generatore di funzione è un dispositivo capace di produrre elettricità sotto forma di corrente continua o alternata. Grazie a questo hanno la possibilità di produrre forme d onda triangolari, sinusoidali e quadre che hanno come utilizzo principale la prova(test di funzionamento) di schede elettriche. In più è possibile collegarlo con componenti in logica TTL ( da 0V a 5V) grazie alle già elencate onde quadre e ad impulsi. Tutte queste forme d onda possono essere modificate manualmente in ampiezza ed in frequenza in base all utilizzo specifico richiesto per la prova. Nel campo delle telecomunicazioni si utilizzano soprattutto frequenze che variano da pochi hz ad un massimo di 20Khz e nel nostro caso il generatore può variare da 1hz a 100Khz. Generatore di funzioni da 1hz a 100khz Nel circuito da noi realizzato, abbiamo aggiunto alle normali onde sinusoidali, triangolari e quadre, tutte alternate, cioè con lo 0 rispetto alla massa, 2 onde impulsive a livello logico TTL, ossia con un segnale che partendo da 0 V raggiunge un livello massimo di 5V. Inoltre, abbiamo inserito, uno sweep, un burst e un deviatore, per modulare in ampiezza il segnale generato. Passando allo schema elettrico, diciamo subito che il cuore di tutto il circuito è l integrato IC3 un XR.2206 della EXAR che da solo è in grado di generare le 3 forme d onda richieste, sinusoidali-triangolari-quadre, che potremo modulare in frequenza, in ampiezza o ad intervalli costanti, per ottenere treni di forme d onda diverse. E chiaro che XR.2206 che è il componente principale del nostro generatore senza integrati e transistor rimarrebbe del tutto inattivo. Per iniziare vi diremo che il commutatore S4, collegato tra i pin 5 e 6 una delle 4 capacita C6, C7, C8 e C9 permette di ottenere 4 gamme di frequenze: C6 da 1hz a 100hz C7 da 10hz a 1khz C8 da 100hz a 10khz C9 da 1kz a 100khz Per sintonizzare il generatore da un estremo all altro della gamma prescelta da S4, è sufficiente variare la corrente d assorbimento del pin 7 e possiamo farlo in 2 modi: MANUALMENTE ruotando il potenziometro R24; AUTOMATICAMENTE ruotando il commutatore S3 dalla posizione manuale alla posizione sweep. La funzione manuale sarà utile per prelevare dal generatore una ben determinata frequenza, come si fa con un qualsiasi generatore di BF. La funzione automatica preleva sull uscita tutta la gamma prescelta swippata; le frequenze swippate ci consentiranno di controllare sullo schermo dell oscilloscopio la

4 risposta in frequenza di un amplificatore, di verificare la banda passante di eventuali filtri, ecc... Il FET 1collegato ai pin 5 e 6 di IC3, serve per ottenere la funzione di burst, cioè per ricavare dei treni d onda, che consentono di verificare il comportamento di qualsiasi rete di controreazione di qualsiasi amplificatore, o di stabilire se una alimentatore risulta ben dimensionato. Chiudendo l interruttore S2A, sul gate di tale FET giungera il segnale ad onda quadra generato dall integrato LM.358. In presenza delle semionde positive, il FET passa in conduzione, cortocircuitando i pin 5 e 6 dell integratoxr Per quanto riguarda l integrato LM.358 precisiamo che IC4B viene utilizzato come generatore di onde triangolari, mentre IC4A viene utilizzato come squadratore ed alla sua uscita generera la funzione di burst. Il funzionamento del frequenzimetro digitale, inabile per burst, viene bloccato da S2B. Il triplo deviatore S3-A, S3-B, ed S3-C verrà ruotato dalla posizione manuale a quella di sweep, l ingresso non invertente (pin3) di IC1-B verrà scollegato dal pot.r24 e collegato all uscita (pin1) del generatore IC4-B di onde triangolari. All uscita di IC1-B (pin1) avremo una tensione che varierà da un minimo di -12v ad un massimo di -9v e varierà la corrente di assorbimento e automaticamente modificherà la frequenza generata. La tensione sull uscita di IC1-B viene mandata tramite S3-B, sull ingresso invertente (pin 6 di IC1- A) per ottenere un onda triangolare per swippare l ingresso dell oscilloscopio. Dovendo spiegare a cosa servono IC1B e IC1A, diremo che IC1B ha lo svantaggio di variare da un min. di -12V ad un max. di -9, mentre x l oscilloscopio serve un onda triangolare di un max. di 1,5V positivi a un min. di -1,5 V negativi. La funzione di IC1A è invece quella di trasformare quest onda triangolare negativa in una simmetrica rispetto alla massa. S1,posto in posizione INTERNA, ci permetterà di modulare in ampiezza il segnale di BF. I deviatori ci permettono di prelevare da IC3 tre diverse forme d onda: chiudendo S5-A1 e S5-A2 avremo onde sinusoidali chiudendo S5-B avremo onde triangolari chiudendo S5-C avremo onde quadre Tuttavia l ampiezza di questi segnali va amplificata e pertanto utilizzeremo un operazionale TL.081(IC5) che piloterà uno stadio di potenza a simmetia complementare, con sigle TR2 e TR3. Grazie a questo studio avremo in uscita 3 forme d onda con ampiezza max. di 10Vp/p simmetriche. S7, che è un attenuatore limiterà l ampiezza di circa 20 db, cioè per ottenere 1V anziché 10V. Il potenziometro R49 ci permette di ottenere manualmente il livello d uscita da un min. di 0V ad un max. di un 1V. Siccome BF deve essere in grado di fornire anche segnali ad onda quadra o impulsivi per pilotare o controllare qualsiasi apparecchiatura digitale abbiamo aggiunto uno stadio supplementare. Per ottenere questo livello 0-1 preleveremo dall XR.2206 le sole onde quadre e le applicheremo sul ft2 il quale piloterà l inverter IC6A.

5 Dalla sua uscita otterremo un onda quadra con D.C. del 50% compatibile con la famiglia TTL. Questo segnale verrà sfruttato come frequenza di clock per il frequenzimetro della sintonia digitale. Il deviatore S6 ci consente di scegliere una delle due funzioni che verranno potenziate e ripulite da IC6E e IC6F collegati in parallelo per ottenere maggior corrente in uscita. Per quanto riguarda il circuito a parte la tensione sull uscita di RS1 verrà stabilizzata a 12V da IC1 mentre la tensione negativa presente sull uscita negativa di RS1 verrà stabilizzata da IC2. Per avere i 5 V positivi si utilizzerà IC collegato sull uscita di ic1, mentre per i 15V negativi si preleverà da RS1 la tensione raddrizzata, stabilizzata a 15V da un diodo zener (DZ1) e livellata da C7. Dispositivi integrati. SN74LS14 Questo dispositivo a trigger di Schmitt contiene 6 invertitori indipendenti. Effettua la funzione buleana y=a(negato) in logica positiva. L sn54hc14 è usato per operazioni in temperatura di campo militare con range di 55 c e 125 c. L sn74hc14 è caratterizzato per operazioni da 40 c a 85 c. LM358 I dispositivi lm 358 consistono in due circuiti indipendenti, alto aumento, amplificatori operazionali compensato frequenza disegnato per operare con una singola alimentazione sopra un largo range di voltaggio. L operazione che divide l alimentazione è possibile se la differenza tra le due alimentazioni è di 3 V su 30 V La bassa corrente di alimentazione è indipendente dalla grandezza dell alimentazione. Le sue applicazioni includono trasduttori, blocchi di amplificazione duty-cycle e circuiti amplificatori operazionali che possono essere usati nei sistemi a singola alimentazione e tensione. Per esempio possono fare operazioni standard di 5 V usati in sistemi digitali e provvedono facilmente per avere interfaccie elettroniche senza aggiunta di alimentazioni a +- 5 V. XR-2206 L xr-2206 è un circuito integrato che funge da generatore di funzioni monolitico, capace di produrre un alta qualità sinusoidale, quadra,triangolare,rampa con pulsazioni di onde di forma di alta stabilità e precisione. Le forme d onda in uscit possono essere amplificate ad una frequenza modulata da una tensione esterna. Le operazioni di frequenza possono essere selezionate esternamente sopra un range di 0.01 hz ad 1 Mhz. Il circuito è usato è usato per: comunicazioni, strumentazioni e generatori di funzione sinusoidali am, fm, fsk. Essi hanno un tipico movimento lento, specificatamente di 20 pp m/%. Gli oscillatori di frequenza possono essere linearmente ampi sopra di 2000:1 range di frequenza con un controllo di tensione esterno, detenendo bassa la distorsione.

6 Tl 081 Dagli ingressi del JFET vengono associati due stati della tecnologia lineare di un singolo circuito monolitico. Questi dispositivi hanno un uguale voltaggio JFET.La tecnologia a BIFET fornisce ampie larghezze di bande e veloci slew rate con basse correnti di polarizzazione di ingresso,basse correnti di offset di ingresso e basse correnti di alimentazione. Questi dispositivi sono disponibili in singoli, doppi e quadrupli amplificatori operazionali che hanno i Pin compatibili con gli standard industriali dei prodotti bipolari MC 1741 MC 1458 e MC 3403/LM 324 ICM 7216 D ICM 7216D funziona come un contatore di frequenza. La frequenza è visualizzata in Khz. Questo dispositivo presenta varie differenze rispetto ai suoi cugini ICM 7216 A e ICM 7216 B. In questi dispositivi il tempo è visualizzato in micro secondi. Il display è un multiplexed a 500 Hz con 12,2% di duty cicle per ogni dato. Il dispositivo in classe D è disegnato per display ad anodo comune cosi come la classe A e B. Inoltre bisogna ricordare che A e B vengono utilizzati come contatori di tempo, contatori di periodo, contatori di tempo di intervallo e contatori di frequenza.

7 Elenco componenti R1 = 10k R2 = 2k2 R3 = 1k8 R4 = 2K2 R5 = 10k R6 = 12k R7 = 10k R8 = 1k R9 = 47k R10= 100k R11= 1M R12= 10K R13= 68K R14= 1K R15= 22K R16= 100K R17= 100K R18= 1K5 R19= 15K R20= 22K R21= 2M2 R22= 1K5 R23= 33K R24= 10K R25= 1M5 R26= 10K R27= 47K R28= 100K R29= 1M R30= 470 R31= 1K R32= 1K R33= 5K R34= 8K2 R35= 4K7 R36= 2K2 R37= 220 R38= 1K8 R39= 470 R40= 18K R41= 22 R42= 390 R43= 100 R44= 470 R45= 22 R46= 47

8 R47= 1K R48= 120 R49= 1K R50= 22K R51= 3K3 R52= 4K7 R53= 4K7 R54= 10K R55= 10M R56= 10M R57= 100K R58= 10K R59= 10K R60= 100K R61= 22K R62= 22K R63= 22K R64= 22K R65= 22K R66= 22K C1 = 10MF C2 = 100NF C3 = 100NF C4 = 100NF C5 = 100NF C6 = 1MF C7 = 100NF C8 = 10NF C9 = 1NF C10= 56PF C11= 100NF C12= 100NF C13= 1MF C14= 1MF C15= 100NF C16= 10MF C17= 100NF C18= 100NF C19= 56PF C20= 100NF C21= 100NF C22 = 100NF C23 = 330PF C24 = 39 PF C25 = 100MF C26 = 100NF C27 =4,5-20PF C28 = 100NF

9 C29 = 100NF C30 = 100NF C31 = 100NF C32 = 15 PF DS1-DS5=DIODO BAY.71 DISPLAY 1-6= DISPLAY LT.303 TR1=NPN BC.237 TR2=NPN BC.212 TR3=NPN BC.237 FT1=MPF 102 FT2=MPF 102 IC1= LM.358 IC2= LM.358 IC3 =XR.2206 IC4= LM.358 IC5= TL.081 IC6= SN.74LS14 IC7=ICL.7216-D IC8=TL.081 IC9=TL.082 S1=DEV.1TASTO S2=DEV.1TASTO S3=COM.3 TASTI S4=COM.4 TASTI S5=COM.3 TASTI S6=DEV.1 TASTO S7=DEV. 1 TASTO S8=DEV. 1 TASTO

10 RILIEVI ALL OSCILLOSCOPIO

11

12