Jelgenerátorok ELEKTRONIKA_2



Hasonló dokumentumok
Elektronika Oszcillátorok

Teljesítményerősítők ELEKTRONIKA_2

Négyszög - Háromszög Oszcillátor Mérése Mérési Útmutató

Az erősítés frekvenciafüggése: határfrekvenciák meghatározása ELEKTRONIKA_2

Teljesítmény-erősítők. Elektronika 2.

Zh1 - tételsor ELEKTRONIKA_2

1. Visszacsatolás nélküli kapcsolások

Oszcillátorok. Párhuzamos rezgőkör L C Miért rezeg a rezgőkör?

Hobbi Elektronika. Bevezetés az elektronikába: Műveleti erősítők - 2. rész

M ű veleti erő sítő k I.

Elektronika alapjai. Témakörök 11. évfolyam

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

1. ábra A visszacsatolt erősítők elvi rajza. Az 1. ábrán látható elvi rajz alapján a kövezkező összefüggések adódnak:

Az ideális feszültségerősítő ELEKTRONIKA_2

Mûveleti erõsítõk I.

ANALÓG ÉS DIGITÁLIS TECHNIKA I

Passzív és aktív aluláteresztő szűrők

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III.28) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

Analóg áramkörök Műveleti erősítővel épített alapkapcsolások

10.1. ANALÓG JELEK ILLESZTÉSE DIGITÁLIS ESZKÖZÖKHÖZ

19.B 19.B. A veszteségek kompenzálása A veszteségek pótlására, ennek megfelelıen a csillapítatlan rezgések elıállítására két eljárás lehetséges:

<mérésvezető neve> 8 C s z. 7 U ki TL082 4 R. 1. Neminvertáló alapkapcsolás mérési feladatai

1. A mérés tárgya: Mechatronika, Optika és Gépészeti Informatika Tanszék D524. Műveleti erősítők alkalmazása

Műveleti erősítők. Előzetes kérdések: Milyen tápfeszültség szükséges a műveleti erősítő működtetéséhez?

Értékelés Összesen: 100 pont 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 35%.

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások

ALAPFOGALMIKÉRDÉSEK VILLAMOSSÁGTANBÓL 1. EGYENÁRAM

Elektronika I. Gyakorló feladatok

Versenyző kódja: 31 15/2008. (VIII. 13) SZMM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny

Műveleti erősítők. 1. Felépítése. a. Rajzjele. b. Belső felépítés (tömbvázlat) c. Differenciálerősítő

DR. KOVÁCS ERNŐ MŰVELETI ERŐSÍTŐK MÉRÉSE

VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ KÖRÖK

Számítási feladatok a 6. fejezethez

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Wien-hidas oszcillátor mérése (I. szint)

Ideális műveleti erősítő

5. MÉRÉS LC OSZCILLÁTOROK VIZSGÁLATA

Műveleti erősítők alapkapcsolásai A Miller-effektus

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

A 2009-es vizsgákon szereplő elméleti kérdések

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektronika Előadás. Analóg és kapcsolt kapacitású szűrők

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

O s z c i l l á t o r o k

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Gingl Zoltán, Szeged, :47 Elektronika - Műveleti erősítők

3. Mérés. Áramkör építési gyakorlat III. Rezgéskeltők II

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

A fázismoduláció és frekvenciamoduláció közötti különbség

Számítási feladatok megoldással a 6. fejezethez

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

Hálózati egyenirányítók, feszültségsokszorozók Egyenirányító kapcsolások

1.zh Kösse össze a két oszlop egy-egy összetartozó fogalmát! pozitív visszacsatolás

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

1. Milyen módszerrel ábrázolhatók a váltakozó mennyiségek, és melyiknek mi az előnye?

1. Fejezet. Visszacsatolt erősítők. Elektronika 2 (BMEVIMIA027)

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Mérés és adatgyűjtés

Elektronika II laboratórium 1. mérés: R L C négypólusok vizsgálata

Feszültségérzékelők a méréstechnikában

Egyszerű áramkör megépítése és bemérése

ÁLTALÁNOS SZENZORINTERFACE KÉSZÍTÉSE HANGKÁRTYÁHOZ

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Elektronika 11. évfolyam

Attól függően, hogy a tranzisztor munkapontját melyik karakterisztika szakaszon helyezzük el, működése kétféle lehet: lineáris és nemlineáris.

10. Konzultáció: Erősítő fokozatok összekapcsolása, visszacsatolások, műveleti erősítők és műveleti erősítős kapcsolások

Analóg elektronika - laboratóriumi gyakorlatok

O S Z C I L L Á T O R O K

ELLENŐRZŐ KÉRDÉSEK. Váltakozóáramú hálózatok

1. ábra A Meißner-oszcillátor mérőpanel kapcsolási rajza

AUTOMATIKAI ÉS ELEKTRONIKAI ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Orvosi jelfeldolgozás. Információ. Információtartalom. Jelek osztályozása De, mi az a jel?

Elektronika II. laboratórium

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Logaritmikus erősítő tanulmányozása

1. ábra 1 (C 2 X C 3 ) C 1 ( R 1 + R 2 ) R 3. 2 π R C

FIZIKA. Váltóáramú hálózatok, elektromágneses hullámok

Billenő áramkörök (multivibrátorok)

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

RC tag mérési jegyz könyv

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

A 27/2012 (VIII. 27.) NGM rendelet (12/2013 (III. 28.) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

EGYFÁZISÚ VÁLTAKOZÓ ÁRAM

Nagyfrekvenciás rendszerek elektronikája házi feladat

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Az 555-ös időzítő használata a mikrokontrolleres tervezésben

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Teljesítményelektronika szabályozása. Összeállította dr. Blága Csaba egyetemi docens

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

VILLAMOSIPAR ÉS ELEKTRONIKA ISMERETEK

Villamosságtan szigorlati tételek

Foglalkozási napló a 20 /20. tanévre

1. ábra a függvénygenerátorok általános blokkvázlata

ELEKTRONIKAI ALAPISMERETEK

Versenyző kódja: 28 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

Átírás:

Jelgenerátorok ELEKTRONIKA_2

TEMATIKA Jelgenerátorok osztályozása. Túlvezérelt erősítők. Feszültségkomparátorok. Visszacsatolt komparátorok. Multivibrátor. Pozitív visszacsatolás. Oszcillátorok. RC oszcillátorok. Wien hidas kapcsolás. LC oszcillátorok. Kvarcoszcillátorok. 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 2

Jelgenerátorok osztályozása Jelgenerátorok = olyan jelforrások, amelyek periodikus időfüggvényeket állítanak elő. Szinuszos jelgenerátorok (oszcillátorok): Hangfrekvenciás (RC) oszcillátorok Rádiófrekvenciás (LC) oszcilátorok Nem szinuszos generátorok Háromszögjel generátor Fűrészfogjel generátor Négyszögjel generátor Impulzus generátor 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 3

Szinuszos jel amplitúdó periódus amplitúdó 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 4

Háromszög jel t v periódus A meredekség = v / t abszolút értéke állandó Dr. Buchman Attila

Fűrészfog jel A felfutási idő alatt a meredekség jóval kisebb mint a lefutási idő alatt periódus 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 6

Négyszög jel T1 T Kitöltési tényező = T1 / T 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 7

Impulzus Kitöltési tényező << 50% 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 8

Megjegyzés A jelgenerátor áramkörök megvalósításához általában pozitív visszacsatolású erősítőket alkalmazunk. A pozitív visszacsatoló hálózat lehet: Frekvenciafüggő (szinuszos jelgenerátorok esetében). Frekvenciától független (más jelalakú generátorok esetében). A négyszögjel generátorok alapvető része a feszültségkomparátor. Ez nem más mint egy túlvezérelt feszültségerősítő. 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 9

Túlvezérelt erősítők Egy feszültségerősítő akkor túlvezérelt ha: U BE U TÁP UBE a bemeneti feszültség UTÁP a tápfeszültség a a feszültségerősítési tényező Minél nagyobb a feszültségerősítési tényező, annál kisebb bemeneti jelel lehet az erősítőt túlvezérelni. a 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 10

Feszültségkomparátor A végtelen feszültségerősítési tényezője miatt a műveleti erősítő (negatív visszacsatolás híján), akár milyen csekély bemeneti feszültség esetében is túl lesz vezérelve. A kimenetnek csak két stabil állapota van: 0 és UTÁP A két bemeneti potenciál összehasonlítására alkalmas: UTÁP V+ + U, ha U BE 0 TÁP UBE V- _ UKI U U U KI BE KI 0, V V U, ha V V TÁP 0, ha V V ha U BE 0 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 11

Non-invertáló komparátor V+ az aktuális bemeneti jel, VBE V- egy állandó küszöbfeszültség, VK A kimeneten akkor mérünk feszültséget ha VBE > VK VBE + U KI H, L, ha ha V V BE BE V V K K VK _ UKI 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 12

Invertáló komparátor V- az aktuális bemeneti jel, VBE V+ egy állandó küszöbfeszültség, VK A kimeneten akkor mérünk feszültséget ha VBE < VK VK + U KI H, L, ha ha V V BE BE V V K K VBE _ UKI 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 13

Komparálási görbe UKI H L VK VBE Ha a bemeneti feszültség a küszöbfeszültségtől jóval eltér a kimenet L vagy H állapota stabil. Ha viszont VBE VK, akkor a kimenet állapota nem stabilis. 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 14

Visszacsatolt komparátor A visszacsatolás pozitív. A küszöbfeszültség a kimenet aktuális állapotától függ. V K R2 R1 R2 V REF R1 R1 R2 U KI VREF R1 + R2 VK VBE _ UKI 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 15

Hiszterézises komparálási görbe Dr. Buchman Attila 2012.04.25. 16 VBE VKH UKI H L VKL KH TÁP KL K TÁP KI KL REF K KI KI REF K V U R R R V V U H ha U V V R R R V L ha U U R R R V R R R V 2 1 1 2 1 2 0 2 1 1 2 1 2

Alkalmazási példa: négyszögjel generátor Példaként: R 20k T 2,2RC 44ms f 22,7Hz 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 17 R 1 R 2 C 1F 0.5 1 ln ln(3) 1,1 1 1 T

Működés szimulálása (TINA) T kimenet Out1 4.00 + be VP_4-4.00 2.00 - be VP_5-2.00 2.00-2.00 0.00 2.50m 5.00m 7.50m 10.00m Time (s) 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 18

Működési elv (1) 1. Az áramkor bekapcsolásakor a két bemenet csak véletlenül és átmenetileg lehet egyforma potenciálú. 2. Mindig létezik zaj tehát V2 V1 3. Legyen V2>V1 a bekapcsolás utáni állapot 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 19

Működési elv (2) 4. V2>V1 a kimenet növekedését eredményezi. 5. A pozitív visszacsatolás hatására V2 a kimenettel arányosan növekszik. 6. V1 növekedését a kondenzátor késlelteti. 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 20

Működési elv (3) 7. V2 gyorsabban emelkedik mint V1 Vout eléri a pozitív telítési szintjét (Vout=V+). 8. Ha Vout nem növekszik akkor V2 sem (V2=λ V+). 9. C viszont továbbra is töltődik tehát V1 növekszik. 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 21

Működési elv (4) 10. Egy idő múlva V1>V2 11. Következés képen Vout csökken 12. Ez V2 csökkenését eredményezi 13. Ehhez képest V1 csökkenését a C késlelteti 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 22

Működési elv (5) 14. V2 gyorsabban csökken mint V1 Vout hamarosan eléri a negatív telítési szintjét (Vout=V-). 15. V2=λ V-. 16. C miatt V1 tovább csökken. 17. Egy idő múlva V1<V2 és a folyamat a megismétlődik 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 23

Háromszögjel generátor C Négyszögjel + integrátor 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 24

Működési elv du I C dt U V C V I R dv0 dt tehát V 0 0 V RC C álandó háromszögjel 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 25

Szimuláció T 3.00 Out1 Integrátor ki -2.00 4.00 VP_7-4.00 Integrátor be 0.00 2.50m 5.00m 7.50m 10.00m Time (s) 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 26

Oszcillátorok Olyan kapcsolások, amelyek szinuszos rezgéseket állítanak elő. Pozitív visszacsatolású erősítők. A visszacsatoló hálózat frekvenciafüggő tagokat tartalmazz LC RC Kvarc kristály Kerámia rezonátor 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 27

Barkhausen kritériuma (1) Milyen körülmények között viselkedik oszcillátorként egy visszacsatolt erősítő? 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 28

Barkhausen kritériuma (2) Oszcillátor üzemmódban bemeneti jel nélkül is van kimeneti jel! 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 29

Barkhausen kritériuma (3) A Ae e j j A 1 A 1 0 A komplex mennyiség mert az erősítés általában fáziseltolással is jár. Β komplex mennyiség mert a visszacsatoló hálózatban frekvenciafüggő elemeket alkalmazunk 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 30

Amplitúdó feltétel A 1 Az erősítőnek, a visszacsatoló hálózat csillapítását, kompenzálnia kell. E feltétel beteljesülése biztosítja a rezgések fenntartását. Sajnos egyáltalán nem garantálja a rezgés beindulását. Ezért a gyakorlatban túltejesítjük: A 1 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 31

Fázis feltétel 0 A visszacsatoló hálózat pontosan kompenzálja az erősítő fáziseltolását. A visszacsatoló hálózat úgy van kialakítva hogy e feltétel csak egy adott frekvencián teljesül. Ez lesz a rezgési frekvencia. 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 32

Megjegyzés Barkhausen kritériuma = Amplitúdó feltétel rezgések fenntartását biztosítja Fázis feltétel rezgés frekvenciáját határozza meg. Mekkora lesz az eredő rezgések amplitúdója? Nincs meghatározva!!!!!!!! 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 33

Példa: Wien hidas oszcillátor IC + RB +RA = erősítő R + C + R II C = visszacsatoló hálózat f 0 1 2RC 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 34

Visszacsatoló hálózat átviteli függvénye 0,333 amplitudó 0 fázis 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 35 f0

Következtetés Az amplitúdó feltétel teljesítéséhez minimum háromszoros erősítés szükséges. RB A 1 3 R A fázis feltétel teljesítéséhez egy non invertáló erősítő kell. A 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 36

Párhuzamos LC oszcillátor működési elve f0 frekvencián az ideális LC rezgőkőr impedanciája végtelenül nagy és fáziseltolása 0. A fázis feltétel teljesítéséhez egy non invertáló erősítő szükséges. Az erősítési tényező RB A 1 1 R A f 0 2 LC 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 37 1 Noninvertáló erősítő

Soros LC oszcillátor működési elve f0 frekvencián az ideális soros LC rezgőkőr impedanciája és fáziseltolása egyaránt 0. A fázis feltétel teljesítéséhez egy non invertáló erősítő szükséges. Az erősítési tényező RB A 1 1 R A f 0 2 LC 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 38 1 Noninvertáló erősítő

Kvarc oszcillátor Az eddig ismertetett LC oszcillátorok frekvenciastabilitása sok esetben nem kielégítő. A frekvenciastabilitás függ a rezgőköri kapacitás és induktivitás hőmérsékleti tényezőjétől. Rezgőkvarccal lényegesen jobb stabilitás érhető el. A fegyverzetekkel ellátott kvarckristály elektromos szempontból úgy viselkedik, mint egy nagy jósági tényezőjű rezgőkör. 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 39

Rezonanciák A rezgőkvarc komplex impedanciája (R ellenállás elhanyagolásával): Látható, hogy van egy olyan frekvencia (fs - soros rezonancia frekvencia), amelynél Z = 0. És van egy olyan frekvencia (fp - párhúzamos rezonancia frekvencia), amelynél Z végtelen. 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 40

Alapkapcsolások Soros rezonancia rekvencián működő kvarcoszcillátor Párhuzamos rezonancia frekvencián működő kvarcoszcillátor 2012.04.25. Dr. Buchman Attila 41

Köszönöm a figyelmet! 2012.04.25. 42