1 f o. RC OSKILLAATTORIT ja PASSIIVISET SUODATTIMET. U r = I. t τ. t τ. 1 f O. KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala

Transkriptio

1 KAJAANIN AMMATTIKORKEAKOULU Tekniikan ja liikenteen ala TYÖ 7 ELEKTRONIIKAN LABORAATIOT H.Honkanen RC OSKILLAATTORIT ja PASSIIVISET SUODATTIMET TYÖN TAVOITE - Mitoittaa ja toteuttaa RC oskillaattoreita eri periaattein - Analysaattorin ( Micro-Cap ) käyttö kytkennän toiminnan analysointiin TYÖSSÄ TARVITTAVAT KOMPONENTIT JA VÄLINEET Työn suorittamisessa tarvittavat komponentit ja välineet: Laboratoriovirtalähde, 2 kpl Oskilloskooppi Transistori BC 637 tai BC639 Operaatiovahvistin LF35 Vastuksia: 5 Ω, kω,.2 kω,.5 kω, 8.2 kω, 2 kpl: 0 kω, 8 kω, 22 kω, 27 kω, 56 kω Monikierrostrimmeri kω Zenerdiodi 5,6V, 2 kpl Elko 00µF Mitoitettavia vastuksia ja kondensaattoreita Kela 330 µh KAAVAT: Wienin siltaoskillaattorin oskillointitaajuus : RC ketjuoskillaatorin lähtötaajuus : Transistorin dynaaminen resistanssi : f o 2πRC f O 2πRC U r d I Transistorin tuloresistanssi : R h r + R ) i T F 6 FE ( d E R ' R R 2 Transistoriasteen tuloresistanssi : i B B i R t τ Vaihe-ero: ϕ * 360 t τ tai ϕ * 2π ( rad)

2 LC piirin resonanssitaajuus: Hyvyysluku ( Q arvo ) : Q f r f C BW 2π LC TYÖ Wieninsiltaoskillaattori ( Kytkentä ) Wieninsiltaoskillaattorin periaate: Työssä käytämme kytkentää, jossa oskillaattoriin on lisätty amplitudinrajoitin. Tällöin kytkentä ei ole aivan niin tarkka vahvistuksestaan, jonka tulee olla tasan 2... Mitoita allaolevaan kytkentään C, kun haluttu värähtelytaajuus on 0.6 khz Kytkennän käyttöjännitteenä +/- 2V..2. Toteuta kytkentä. Säädä trimmeristä lähtösignaali mahdollisimman säröttömäksi sinialloksi...3 Kuittauta toimivuus.

3 .2 MICRO-CAP -analyysi wieninsiltaoskillaattorista.2. Toteuta kuvan mukainen kytkentä Micro_cap simulaatio-ohjelman piirikaavioeditorilla Jännitteet operaatiovahvistimelle, +/- 5V,on kytketty nettinimien ( Vee-5V ja Vcc+5V ) avulla Mittapisteet, Out, MP, MP2 ja MP3, ovat luotu T editorilla Sama C:n arvo, kuin tehtävässä..2.2 Analysoi kytkennästä ( Transient analyysin avulla ):.2.2. Taajuus Kondensaattorin C, vastuksen R ja R2C2 rinnankytkennän jännitteiden vaihekäyttäytyminen lähtöön ( Out ) nähden Vinkkejä: Oskillaattorin käynnistyminen vie aikansa, joten analysointiajan tulee olla riittävän pitkä. Oskillaattorin vahvistinosan vahvistusta voi säätää muuttamalla R4:n arvoa, vahvistuksen suurentaminen nopeuttaa käynnistymistä, mutta kasvattaa säröä. Mittapisteiden määrän ( kääntäen mittapisteiden välisen ajan ) tulee olla riittävä puhtaan aaltomuodon saamiseksi ( Joutuu määrittämään erikseen, oletuksilla mittapisteiden määrä liian pieni ) Komponentin yli olevan jännitteen saa sijoittamalla jännitearvoksi jännitepisteiden erotuksen, esimerkiksi: V(MP)-V(MP2). Oletuksena Micro-Cap antaa jännitteen maata vasten.

4 TYÖ 2 RC ketjuoskillaattori RC- ketjuoskillaatorin periaate: 2. Määritä allaolevan kuvan mukaiseen RC-ketjuoskillaattoriin R ja C. Haluttu värähtelytaajuus on 2,5 khz R:n tulee olla yhtäsuuri kuin transistoriasteen Ri Lähtöarvona kerrottakoon, että Ub 3.0 V Transistorin hfe on Toteuta kytkentä. Jos lähtösignaali leikkautuu tai sen amplitudi on hyvin pieni, muuta kytkennän jännitevahvistusta muuttamalla Rc:n arvoa. Sen voi halutessa korvata trimmerillä tai potentiometrillä. ( Re:n muuttaminen muuttaisi samalla tuloresistanssia, mikä aiheuttaisi epäsovituksen RC ketjussa ) 2.3 Kuittauta toimivuus.

5 TYÖ 3, LC suodin 3. Toteuta kuvan mukainen LC suodin kytkentäalustalle. Mitoita resonanssitaajuudeksi 0 khz. Käytä generaattorin 50 antoa 3.2 Totea toiminta sinigeneraattorin avulla ( Pyyhkäise taajuuskaista khz 00 khz ) 3.3 Muuta aaltomuodoksi kanttiaalto. Aseta taajuudeksi resonanssitaajuus. Millaista signaalia tulee ulos? 3.4 Aseta nyt taajuudeksi kolmasosa edellisestä [ Edelleen kanttiaaltoa ]. Mitä nyt näkyy, mikä on tulevan signaalin taajuus?? ( Mistäs tuo tulee?? ) 3.5 Kokeile vielä siniaallolla em. tehtävän taajuudella 3.6 Toteuta kuvan kytkentä Micro_Capin avulla. ( Rs 50 Ohm ). Simuloi taajuusvastekuvaaja ( 0 Hz MHz ) ja määritä siitä hyvyysluku eli Q arvo 3.7 Muuta kytkentämuodoksi sarjaresonanssi ( Micro_capissa ) ja analysoi nyt Q arvo ei erillistä selostusta