ELN3304 ELEKTRONİK DEVRELER LABORATUVARI II DENEY ZAMANLAMA DEVRESİ

Transkript

1 T.. ULUDĞ ÜNİVESİTESİ MÜHENDİSLİK FKÜLTESİ ELEKTİK - ELEKTONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELN334 ELEKTONİK DEVELE LBOTUVI II DENEY 6 ZMNLM DEVESİ Deneyi Yapanlar Grubu Numara d Soyad aporu Hazırlayan Diğer Üyeler Deneyin yapılış arihi aporun geleceği arih aporun geldiği arih Gecikme.../.../215.../.../215.../.../215...gün Değerlendirme nou Gecikme nou apor nou aporu değerlendiren

2 ELN334 ELEKTONİK DEVELE LBOTUVI II DENEY 6: ZMNLM DEVESİ I. ÖN BİLGİ ümdevresi, çok amaçlı bir ümdevre olup, zamanlama ile ilgili birçok devrenin gerçeklenmesinde asıl eleman olarak kullanılır. Örneğin, ireşimli ve ek kararlı ikili devreler ve darbe genişlik modülasyonu yapan devreler akla gelen ilk örneklerdir. Bu ümdevre ile oldukça kararlı ireşimler ve süreleri oldukça doğru gecikmeler elde edilebilir. Dışarıdan ilave edilen iki direnç ve bir kondansaör ile zamanlama süreleri kolaylıkla ayarlanabilir. ümdevresinin iç yapısı Şekil 1.1 de göserilmişir. Devre, iki karşılaşırıcı devresi (K1 ve K2), boşalma ranzisörü ve çıkış kaını süren bir S ikilisinden oluşmuşur. Devrenin eiklenmesi ve silinmesi konrol işarelerinin düşen kenarları ile olup devrenin çıkışı 2m e kadar akım akıabilmekedir. 8 7 V K1 Q 3 + K2 S ese Q 2 - GND 1 4 Şekil 1.1. zamanlama devresinin iç yapısı. Bilindiği gibi, karşılaşırma devresi iki girişi ve bir çıkışı olan yüksek kazançlı bir kuvvelendiricidir. Devrenin görevi, girişlerden birisine uygulanan belirli büyüklükeki referans gerilimi ile diğer girişe uygulanan gerilim arasındaki farka göre çıkışa 1 veya lojik seviyelerini oluşurmakır. Bir işlemsel kuvvelendirici de aynı işi yapabilir. ncak işlemsel kuvvelendiricinin çıkışındaki darbenin yükselme süresinin fazla olması (2-3 s) nedeniyle bir çok uygulamada yeersiz kalır. yrıca işlemsel kuvvelendiricinin çıkış gerilimi değişim aralığının büyük değerlerde olması düşük gerilimlerle çalışan lojik devrelerde kullanışsızdır. eferans gerilimi 1 nolu karşılaşırıcı için 2V /3, 2 nolu karşılaşırıcı için V /3 ür. Şekilden de görüldüğü gibi bu referans gerilimler V kaynak gerilimine bağlı 5kΩ değerinde 3 dirençen oluşan gerilim bölücü ile elde edilir (Bu 5kΩ luk 3 direnç nedeniyle enegre olarak adlandırılmışır). zamanlama devresinin her bir bacağının işlevleri: 1. Toprak ucudur. 2. Teikleme ucudur. Bu uca uygulanan gerilim, kaynak geriliminin 1/3 ünün alına düşüğünde -S ikilisi se olur ve 3 nolu uç lojik 1 seviyesine ulaşır. 3. Çıkış ucudur, lojik seviyesindedir. Uyarma halinde 1 konumuna yükselir. 4. Silme ucudur. Kullanılmadığı zaman V ye bağlanır. 5. yar ucudur. Bu uca dışarıdan bir gerilim uygulanarak 1 nolu karşılaşırıcı için referans gerilimi belirlenebilir. 2 nolu karşılaşırıcının referans gerilimi ise bu gerilimin yarısıdır. Bu uç ile oprak veya besleme arasına bir direnç bağlanarak da referans gerilimi -V arasında 2 / 7

3 ELN334 ELEKTONİK DEVELE LBOTUVI II isenilen bir değere ayarlanabilir. Dışarıdan bir bağlanı yapılmadığında referans gerilimleri 2V /3 ve V /3 ür. Her durumda bu uç ile oprak arasına 1nF lık bir kondansaör bağlanarak referans gerilimlerinin besleme gerilimindeki anlık değişimlerden ekilenmeden sabi kalması sağlanır. 6. Eşik ucudur. 1 nolu karşılaşırıcının ikinci girişidir. Bu nokanın gerilimi 2V /3 e ulaşığında S ikilisi silinir ve 3 nolu bacaka lojik seviyesi oluşur, 7 nolu bacağa bağlı olan boşalma ranzisörü ileime geçer. 7. Boşalma ucudur. Bu uç ile oprak ucu arasına boşalma ranzisörü bağlanmışır. Zamanlama kondansaörü üzerindeki yükü boşalmak için kullanılır. 8. Besleme ucudur. 4,5V ile 16V arasında besleme gerilimi bağlanabilir. Tek Kararlı (Monosable) Çalışma Bu ür çalışmada, ikilinin kararsız olduğu süre bir direnç ve bir kondansaör yardımıyla belirlenir. Böyle bir devrede eikleme girişine bir darbe uygulayarak çıkışa bağlanan bir sisemin (örneğin merdiven aydınlamasının) belli bir süre çalışması sağlanır. Şekil 1.2 de göserilen devrede 6 ve 7 nolu bacaklar birleşirilmiş ve bu orak uç ile oprak arasına bir kondansaör, besleme arasına da bir direnç bağlanmışır. Teikleme ucuna (2 nolu uç) V /3 en daha düşük bir gerilim uygulandığında ikilinin çıkışı se olur, 3 nolu uç lojik 1 seviyesine yükselir. Bu durumda boşalma ranzisörü kesime gider. Böylece kondansaörü zaman sabiiyle kaynak üzerinden dolmaya başlar. Kondansaör gerilimi 2V /3 değerine ulaşana dek çıkış lojik 1 seviyesinde kalır nF 1k 1k Şekil 1.2. Tek kararlı ikili devre. +1V Teikleme buonu U U 2 () U 3 () T=1,1 Şekil nolu bacağın eiklenmesi ve 3 nolu bacaka elde edilen işare. Başlangıça boş olan bir kondansaörün V gerilimi ile direnci üzerinden dolma ifadesi, V ( ) c / V 1 e (3.1) şeklindedir. Teikleme ucuna (2 nolu uç) V /3 den daha düşük bir gerilim uygulandığında S ikilisi se olur ve kondansaör dolmaya başlar, çıkış ucu lojik 1 seviyesine yükselir, T 1, 1 (3.2) süresince de lojik 1 de kalır. Bu süre sonunda kondansaör üzerindeki gerilim 2V /3 değerine ulaşır ve S ikilisinin çıkışı silinir, boşalma ranzisörü ileime geçer ve kondansaör ranzisör üzerinden boşalır. Şekil 1.3 de 2 nolu bacağa uygulanan eikleme gerilimi ve 3 nolu bacaka elde edilen işare göserilmişir. 3 / 7

4 ELN334 ELEKTONİK DEVELE LBOTUVI II Tireşimli çalışma (osilaör) enegresi Şekil 1.4 deki gibi, kendisini ekrar eikleyecek şekilde bağlandığında devre ireşimli ikili (osilaör) olarak çalışır. kondansaörü a ve b üzerinden 2V /3 gerilimine kadar dolar. Kondansaör gerilimi 2V /3 değerine ulaşınca S ikilisi silinir ve boşalma ranzisörü ileime geçer, kondansaör b direnci üzerinden boşalmaya başlar. Kondansaör gerilimi V /3 değerine düşüğünde ikinci komparaörün çıkışı akif olur ve S ikilisi se olur, boşalma ranzisörü kesime gider ve kondansaör ekrar dolmaya başlar. +1V +1V a y =1k a y =1k b b nF 1nF Şekil 1.4. Tireşimli ikili devre. Şekil 1.5. D değerini küçülmek için asarlanmış devre. kondansaörünün dolma süresi (3 nolu bacaka elde edilen işarein darbe süresi),,693( (3.3) D a b) şeklinde olur. Boşalma süresi ise (3 nolu bacaka elde edilen işarein boşluk süresi), B, 693b (3.4) şeklinde olur. Böylece çıkışa elde edilen işarein periyodu, olur. Frekansı ise, T f,693( 2 (3.5) a b ) 1 1,44 (3.6) T ( 2 a b ) olur. (3.3) ve (3.5) bağınılarından darbe periyo oranı ( a b ) D (3.6) ( 2 ) a olur. Görüldüğü gibi elde edilebilecek minimum D değeri ( a << b için ),5 ir. Daha küçük D değerleri için Şekil 1.5 deki devre kullanılır. Burada dolma süresi boyunca diyo ileimde olacağından kondansaör a direnci üzerinde dolar. Boşalma süresi boyunca ise diyo kesimde olacakır ve kondansaör b direnci üzerinden boşalır. Böylece dolma (darbe) süresi ve boşalma (boşluk) süresi, D, 693 a B, 693b (3.7) olacakır. Böylece darbe periyo oranı, D a D (3.8) ) olur. D B 4 / 7 b ( a b

5 ELN334 ELEKTONİK DEVELE LBOTUVI II II. DENEYİN MI zamanlama ümdevresini incelemek, çalışmasını öğrenmek. III. DENEYDE KULLNILK İHZL Deney sei, dijial ölçü alei, osiloskop. IV. DENEYDE KULLNILK ELEMNL Elemanlar: LM LED 1N4148 1kΩ 1kΩ 22kΩ 33kΩ 1kΩ 47kΩ 1nF 3,9nF 1nF 1nF 1 F de: V. ÖN HZILIK 1. Başlangıça üzerinde V i gerilimi bulunan bir kondansaörün, V gerilimi ile bir direnci üzerinden dolması durumunda kondansaör geriliminin zamana bağlı ifadesini elde ediniz. 2. Başlangıça üzerinde V i gerilimi bulunan bir kondansaörün, direnci üzerinden boşalması durumunda kondansaör geriliminin zamana bağlı ifadesini elde ediniz. 3. (3.2), (3.3) ve (3.4) eşiliklerini elde ediniz. 5 / 7

6 ELN334 ELEKTONİK DEVELE LBOTUVI II VI. DENEYİN YPILIŞI 6.1. Şekil 1.2 deki devreyi kurunuz. =1k ve =1 F alınız. Teikleme buonunu basarak LED in yanmasını gözlemleyiniz. Daha sonra =47k alarak LED in yanmasını ekrar gözlemleyiniz Şekil 6.1 deki devreyi kurunuz. Girişe 1kHz lik epeden epeye 1V luk bir kare dalga uygulayınız. B, ve D nokalarındaki işareleri osiloskop ile gözlemleyiniz ve aşağıdaki grafikler üzerine çiziniz. Genlik ve süre değerlerini beliriniz. 22k V 33k B 1nF U G 5V -5V U B nF 1nF D U Şekil 6.1.Tek kararlı çalışma. U D 6.3. Şekil 1.4 de göserilen li osilaör devresini kurunuz. a, b ve nin farklı değerleri için nokasındaki ve çıkışaki işareleri osiloskop ile gözlemleyiniz ve aşağıdaki grafikler üzerine al ala çiziniz. Genlik ve süre değerlerini beliriniz. a =1k, b =1k, =3,9nF a =1k, b =22k, =3,9nF a =22k, b =1k, =3,9nF a =1k, b =1k, =1nF 6.4. Şekil 1.5 deki devreyi kurunuz. Bir önceki aşamadaki ölçümleri bu devre için ekrarlayınız. a =1k, b =1k, =3,9nF a =1k, b =22k, =3,9nF a =22k, b =1k, =3,9nF a =1k, b =1k, =1nF 6 / 7

7 ELN334 ELEKTONİK DEVELE LBOTUVI II 6.5. Şekil 6.2 de göserilen analog frekans çevirici devresini kurunuz. D giriş işareini -5V arasında değişirerek çıkış işareinin periyodunu osiloskop ile ölçünüz ve aşağıdaki abloya yazınız. Tablodan yararlanarak frekansı hesaplayınız ve f=f(u G ) grafiğini çiziniz. U G -5V +5V f 1k a b 22k nF 1nF U G Şekil 6.2. li analog frekans çevirici. U G (V) T (periyo) f (frekans,hz) VII. POD İSTENENLE 1. Deneyde ölçülen değerleri eorik sonuçlar ile karşılaşırınız. Farklılıkların nedenini açıklayınız. 2. zaman devresinin bir uygulamasını açıklamalı olarak veriniz. 7 / 7