DIPOR[I DE COMUTARE DC I. OBIECTIVE Stabilirea leg@turii dintre alc@tuirea diportilor DC }i func]iile realizate de acestea. In]elegerea modului prin care multiplicatoarele de tensiune (dublor, triplor) se pot construi folosind dipor]i DC simpli. II. COMPONENTE {I APARATUR~ Folosim montajul experimental echipat cu trei diode semiconductoare de tip 1N4148 (banda indic@ catodul) }i trei condensatoare cu valoarea de 100nF. Deoarece aplic@m tensiuni continue }i variabile }i m@sur@m tensiuni continue }i variabile avem nevoie de o sursa de tensiune continua stabilizata, un generator de semnale, un osciloscop catodic cu dou@ canale }i un multimetru digital. III. SUPORT TEORETIC Experimentele se bazeaz@ in principal pe noti]ele de curs ce trateaz@ tematica cuprins@ in titlul lucr@rii de laborator. Se pot consulta lucr@rile: Miron, C., Introducere in circuitele electronice, Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1983 , pag. 173-179 Miron, C. Bazele circuitelor electronice, Note de curs, Fascicula 2, Cluj-Napoca 1994, pag. 13-16 IV. EXERCI[II PREG~TITOARE P1. Diportul de maxim temporal P1.1. Cronograme si functionarea circuitului Exerci]iile din acest paragraf se vor rezolva folosind pentru diod@ at$t modelul supap@ ideal@ c$t }i modelul exponen]ial. Cum arat@ cronogramele tensiunilor vO(t) }i vD(t) , in regim permanent, pentru circuitul din Fig. 3.1, dac@ vI(t)=5V c.c. ? Cum arat@ cronogramele tensiunilor vO(t) }i vD(t) , in regim permanent, pentru circuitul din Fig. 3.1, dac@ vI(t) este tensiune sinusoidal@ cu amplitudinea luand pe rand valorile 10V, 1V, 0.3V . Cum arat@ cronogramele tensiunilor vO(t) }i vD(t) in regim permanent, pentru acela}i circuit dac@ vI(t) este tensiune dreptunghiular@ variind intre 0V }i 5V? P2. Diportul de transla]ie spre valori pozitive P2.1. Cronograme si functionarea circuitului Exerci]iile din acest paragraf se vor rezolva folosind pentru diod@ at$t modelul supap@ ideal@ c$t }i modelul exponen]ial. Cum arat@ cronogramele tensiunilor vO(t) }i vC(t) , in regim permanent, pentru circuitul din Fig. 3.2, dac@ vI(t)=-5V c.c. ? Cum arat@ cronogramele tensiunilor vO(t) }i vC(t) , in regim permanent, pentru circuitul din Fig. 3.2, dac@ vI(t) este sinusoidal@ cu amplitudinea luand pe rand valorile 10V, 1V, 0.3V? Cum arat@ cronogramele tensiunilor vO(t) }i vC(t) in regim permanent, pentru acela}i circuit dac@ vI(t) este tensiune dreptunghiular@ variind intre 0V }i 5V? P3. Dublorul de tensiune P3.1. Cronograme si functionarea circuitului Cum arat@ cronogramele tensiunilor vO1(t) }i vC1(t), in regim permanent, pentru circuitul din Fig. 3.3, dac@ vI(t) este sinusoidal@ cu amplitudinea de 10V? Cum arat@ cronogramele tensiunilor vO(t) }i vD2(t), in regim permanent, pentru circuitul din Fig. 3.3, in condi]iile de la punctul anterior? Cum se poate construi circuitul din Fig. 3.3, folosind circuitele din Fig. 3.1 }i din Fig. 3.2?
P4. Triplorul de tensiune P4.1. Func]ionarea circuitului Ce func]ie indepline}te grupul D1C1 din circuitul reprezentat in Fig. 3.4, considerand vI tensiunea de intrare }i v1 tensiunea de ie}ire? Ce func]ie indepline}te grupul D2C2 din circuitul reprezentat in Fig. 3.4, considerand v1 tensiunea de intrare }i v2 tensiunea de ie}ire? Ce func]ie indepline}te grupul D3C3 din circuitul reprezentat in Fig. 3.4, considerand v2 tensiunea de intrare }i vC3 tensiunea de ie}ire? Ce valoare are tensiunea vO pentru circuitul din Fig. 3.4, daca amplitudinea tensiunii sinusoidale de intrare este de 10V? Cum putem ob]ine un multiplicator cu n al amplitudinii tensiunii variabile de intrare, pentru n=4? Dar pentru n=5? V. EXPERIMENTARE
E1. Diportul de maxim temporal E1.1. Cronograme si functionarea circuitului Se construie}te circuitul din Fig. 3.1. La intrarea circuitului aplic@m tensiune continu@ de 5V de la sursa de tensiune continu@ stabilizat@. Cu multimetru digital se m@soar@ tensiunile vD }i vO. Y vD C X vO vI D M Fig. 3.1 Diport de maxim temporal La intrarea circuitului aplic@m semnal sinusoidal cu frecven]a de 500Hz }i amplitudine de 10V de la generatorul de semnale. Se vizualizeaz@ semnalele vI }i vO cu osciloscopul calibrat, in modul de lucru Y-t, cu ambele canale cuplate direct, cu 0V la mijlocul ecranului; cele dou@ sonde se conecteaz@ in punctele X respectiv Y, iar masa in punctul M. Se repet@ m@sur@torile }i pentru amplitudini ale vI de 1V }i 0.3V. La intrarea circuitului aplic@m semnal dreptunghiular variabil intre 0V }i 5V cu frecven]@ de 500Hz, de la generatorul de semnale (semnal TTL; borna din col]ul dreapta sus de pe panoul frontal al versatesterului). Se vizualizeaz@ semnalele vI }i vO folosind osciloscopul ca mai sus. E2. Diportul de transla]ie spre valori pozitive E2.1. Cronograme si functionarea circuitului Se construie}te circuitul din Fig. 3.2. vC Y X vO vI M C D Fig. 3.2 Diport de transla]ie La intrarea circuitului aplic@m tensiune continu@ de -5V de la sursa de tensiune continu@. Cu multimetru digital se m@soar@ tensiunile vD }i vO La intrarea circuitului aplic@m semnal sinusoidal cu frecven]@ de 500Hz }i amplitudine de 10V de la generatorul de semnale. Se vizualizeaz@ semnalele vI }i vO cu osciloscopul calibrat, in modul de lucru Y-t, cu ambele canale cuplate direct, cu 0V la mijlocul ecranului; cele dou@ sonde se conecteaz@ in punctele X respectiv Y. Se repet@ m@sur@torile }i pentru amplitudini ale vI de 1V }i 0.3V. La intrarea circuitului aplic@m semnal dreptunghiular variabil intre 0V }i 5V cu frecven]a de 500Hz de la generatorul de semnale (semnal TTL; borna BNC din col]ul dreapta sus de pe panoul frontal al versatesterului). Se vizualizeaz@ semnalele vI }i vO folosind osciloscopul ca mai sus. E3. Dublorul de tensiune Oare ce rezulta prin combinarea dezinteresata a celor doi diporti de mai sus? Nu vom afla niciodata daca nu vom incerca; deci la treaba! E3.1. Cronograme }i func]ionarea circuitului Se construie}te circuitul din Fig. 3.3.
vO1 vI M C1 D1 vC1 vD2 C2 vO D2 Fig. 3.3 Dublorul de tensiune La intrarea circuitului aplic@m semnal sinusoidal cu frecven]a de 500Hz }i amplitudine de 10V de la generatorul de semnale. Se vizualizeaz@ semnalele vI, vO1 }i vO cu ajutorul osciloscopului. Deoarece cu osciloscopul cu doua canale putem vizualia simultan doar doua semnale, vom vizualiza pe rand vI }i vO1, apoi vI }i vO. Aten]ie la reglajul osciloscopului (vezi sec]iunile anterioare). E4. Triplorul de tensiune O tensiune de trei ori mai mare? Cum? Ei bine, unde-s multi puterea creste… E4.1. Cronograme }i func]ionarea circuitului Se construie}te circuitul din Fig. 3.4. La intrarea circuitului aplic@m semnal sinusoidal cu frecven]a de 500Hz }i amplitudine de 10V de la generatorul de semnale. Cu multimetrul digital, folosit ca voltmetru de c.c. se m@soara pe rand tensiunile vC1, vC2 }i vC3. Se vizualizeaz@ semnalele vI }i vO cu ajutorul osciloscopului. Se repet@ masur@torile pentru amplitudinea semnalului de intrare de 1.7V. C1 Y v2 C2 D2 vC2 v1 vI M D1 vC1 C3 D3 vC3 vO Fig. 3.4. Triplorul de tensiune VI. REZULTATE R1. Diportul de maxim temporal R1.1. Cronograme }i func]ionarea circuitului Valorile tensiunilor vI, vO, vD pentru vI=5V c.c. Graficele tensiunilor vI(t), vO(t) }i vD(t) pentru urm@toarele valori ale amplitudinii semnalului sinusoidal de intrare: 10V, 1V, 0.3V. Tensiunea vD(t) se determina prin calcul ca diferenta a tensiunilor vI(t) si vO(t) . Ce concluzii se desprind comparand intre ele rezultatele ob]inute in cele trei cazuri de mai sus? Exist@ vreo diferen]@ intre valoarea tensiunii de ie}ire }i valoarea amplitudinii tensiunii de intrare? Explica]i. Graficele tensiunilor vI(t), vO(t) }i vD(t) pentru tensiune de intrare dreptunghiular@ variind intre 0V }i 5V. Interpretare. Estima]i durata regimului tranzitoriu pentru semnalul de intrare dreptunghiular descris mai sus. Cum explica]i func]ionarea circuitului? R2. Diportul de transla]ie spre valori pozitive R2.1. Cronograme }i func]ionarea circuitului Valorile tensiunilor vI, vO, vD pentru vI=5V c.c. Graficele tensiunilor vI(t), vO(t) }i vC(t) pentru urm@toarele valori ale amplitudinii semnalului sinusoidal de intrare: 10V, 1V, 0.3V. Tensiunea vC(t) se determina prin calcul ca diferenta dintre vI(t) si vO(t). Evolu]ia in timp a st@rilor de conduc]ie, respectiv de blocare a diodei pentru fiecare din cele trei valori ale amplitudinii semnalului de intrare. Pentru amplitudinea tensiunii de intrare de 10V, comparati intre ele c@derile de tensiune pe D, respctiv pe C, ob]inute la sec]iunile R1.1 }i R1.2. Concluzii. Graficele tensiunilor vI(t), vO(t) }i vD(t) pentru tensiune de intrare dreptunghiular@ variind intre 0V }i 5V. Interpreta]i. Estima]i durata regimului tranzitoriu pentru semnalul de intrare dreptunghiular utilizat mai sus. Cum explica]i func]ionarea circuitului? R3. Dublorul de tensiune
R3.1. Cronograme }i func]ionarea circuitului Graficele tensiunilor vI(t), vO1(t), vO(t), vC1(t) }i vD2(t) pentru amplitudinea de 10V a semnalului de intrare. Cum este valoarea tensiunii continue de ie}ire fa]@ de valoarea amplitudinii semnalului de intrare? De ce? Explica]i func]ionarea circuitului bazandu-v@ pe circuitele reprezentate in Fig. 3.1 }i Fig. 3.2.
R4. Triplorul de tensiune
R4.1. Cronograme }i func]ionarea circuitului Tabel cu vC1, vC2, vC3 }i amplitudinea tensiunii vI pentru valorile de 10V }i 1.7V ale amplitudinii tensiunii vI. Cum este valoarea tensiunii continue de ie}ire fa]@ de valoarea amplitudinii semnalului de intrare pentru valorile de 10V }i 1.7V ale amplitudinii tensiunii vI? De ce? Graficele tensiunilor vI(t), v1(t), v2(t) }i vO(t) pentru valorile de 10V }i 1.7V ale amplitudinii tensiunii vI. Preciza]i st@rile de conduc]ie, respectiv de blocare a diodelor din circuitul reprezentat in Fig. 3.4, pentru valorile de 10V }i 1.7V ale amplitudinii tensiunii vI. Ce parere aveti, de cate grupuri DC este nevoie pentru a ob]ine o tensiune continua de minim 23V, dac@ dispunem de o surs@ de tensiune variabil@ cu amplitudinea de 6V? Preciza]i dac@ ati considerat diodele ideale sau nu.
Nu-i a}a c@ v-a]i reintalnit cu pl@cere cu unele cunostinte mai vechi: redresorul monofazat cu filtru capacitiv (circuitul de maxim) sau circuitul pentru ob]inerea inaltei tensiunii din TV color (triplorul de tensiune).
