Labobundel elektronica analoge 1 PBA EM-EICT

Transcriptie

1 Labobundel elektronica analoge 1 PBA EM-EICT Roggemans M. Scheirs M V2.0 1

2 Inhoud Opdracht Verwelkoming... 5 Spelregels:... 5 Inleidende les:... 5 Opdracht 1 (wet van Ohm, serie, parallel, vermogenswet) Weerstandswaarde bepalen Vermogen dissipatie in een weerstand Serie- en parallelschakeling van weerstanden Inwendige weerstand multimeter Inwendige weerstand A-meter Opdracht 2: Spanningsdelers en trimmers Spanningsdeler Trimmers & Potentiometers (Bijlage C) Trimmer als spanningsdeler Bestukken van de projectprint Opdracht 3: Dioden en gelijkrichters (Bijlage D) Hoe gebruik je de oscilloscoop? Enkelzijdige gelijkrichting Dubbelzijdige gelijkrichting Dubbelzijdige gelijkrichting met afvlakking Conclusie Bestukken projectprint Opdracht 4: transistor als schakelaar en als regelaar Gegevens transistoren en LED NPN-transistor als schakelaar PNP-transistor Stroombron (bijlage G zenerdiode) Bestukken van de projectprint Opdracht 5: LM78L Gegevens van de LM78L05 spanningsregelaar Vaste spanningsregelaar LM Regelbare spanning met vaste 5V-regelaar

3 5.3 Stroombron met spanningsregelaar Bestukken van de projectprint Opdracht 6: versterkers Gegevens Operationele versterker Inverterende versterker Niet-inverterende versterker Verschilversterker Verschilversterker met buffers (optioneel) Bestukken van de projectprint Opdracht 7: comparatoren en Schmitt-triggers Niet-inverterende niveaudetector Niet-inverterend Schmitt-trigger Inverterend Schmitt-trigger met referentiespanning Ontwerp Bestukken van de projectprint Opdracht 8: Vragen over kit Bijlagen: A1: Labovoeding A2: Functiegenerator B: Multimeters C: Trim potentiometers D: Gelijkrichter diode 1N E1: BC E2:BC E3:BC F: LED's G: Zenerdiode 400mW H: Spanningsregelaar LM I: Spanningsregelaar LM J: Gegevens TL K: Gegevens LM L: Gegevens TEPT

4 M: Electret condensor microphone KECG2742PBL-A N: LM335 temperatuur sensor O: Schema en bestukkingsplan van de projectprint

5 Opdracht 0 Verwelkoming Spelregels: Verboden om te eten en te drinken in het labo Labozittingen beginnen stipt! Vanaf zitting 2, zelfde plaats behouden (invullen blad) Respect voor infrastructuur: o snoeren o apparaten (plaats en gebruik) o Hirschmann klemmen o T-stukje o werkgrief (schroevendraaier, tangen, soldeerbout) o prikbord en draadjes o opruimen afval na zitting! pauzes Evaluatie en aanwezigheid: o labo examen o realisatie projectprint (lichtmeter/vu-meter/interface lichtsturing RGB) Benodigde materiaal: o cursus, schrijfgrief, rekenmachine o componenten o optioneel schroevendraaier, kniptang/striptang Voorbereiding labo!! Inleidende les: Labovoeding (bijlage A1): o Wat is spanning? Wat is stroom? Hoeveel is veel U of I? o ideale spanningsbron o inwendige weerstand spanningsbron o display en instellingen Meten van U en I met de multimeters (bijlage B) o hoe schakelen (meten van spanning, meten van stroom)? o meten van DC signalen o meten van AC signalen o meten van weerstanden en dioden (transistoren) o resolutie en nauwkeurigheid Gebruik en lay-out prikborden (figuur 1.1) o De grijze verbindingen in de figuur zijn de metalen verbindingen tussen de contacten op het bord (elk gaatje is een contact). 5

6 Figuur 1.1 Solderless Bread Board Solderen: o Zie film op TOLEDO Weerstanden en hun kleurcode: o Figuur 1.2 laat zien hoe je de componenten gebruikt in een prikbord 6

7 Figuur 1.2 componenten op een prikbord o Kleurencode van weerstanden (figuur 1.3) Figuur 1.3 Kleurcode weerstanden 7

8 Niet gepolariseerde (niet elektrolytische) condensatoren (figuur 1.4) Figuur 1.4 niet elektrolytische condensatoren Gepolariseerde condensatoren (figuur 1.5) Figuur 1.5 Gepolariseerde condensatoren (elektrolytische condensatoren) 8

9 Opdracht 1 (wet van Ohm, serie, parallel, vermogenswet) 1.1 Weerstandswaarde bepalen Kleurencode: Neem de weerstand met kleurcode: rood/paars/oranje/goud Noteer op basis van zijn kleurcode zijn weerstandswaarde en tolerantie: % Bereken voor deze weerstand op basis van zijn tolerantie de uiterste waarden waartussen de werkelijke weerstandswaarde is gelegen: -meter:... werkelijke weerstandswaarde... multimeter gemeten weerstand () meetbereik () resolutie * () nauwkeurigheid multimeter* berekende nauwkeurigheid meting () * zie handleiding meettoestel in bijlage B Noteer hier onder hoe de nauwkeurigheid op de meting is berekend: 9

10 Wet van Ohm: A - R V + - R=27kΩ (A-meter = gele/grijze toestel) let op: polariteit van de multimeters: rood = + zwart, COM = - U bron (V) meetbereik V-meter (V) meet U (V) meetbereik A-meter (A) meet I (A) bereken R () ,2mA mA Noteer de formule gebruikt bij het berekenen van de weerstand: wet van Ohm: R = () Verklaar waarom de berekende weerstandswaarde verschilt met de waarde gegeven door de kleurcode. Verklaar waarom de 3 berekende weerstandswaarden onderling een weinig verschillen. 10

11 1.2 Vermogen dissipatie in een weerstand U bron =5V A - R V + - A-meter gele/grijze toestel Voer eerst de metingen voor de 27k weerstand uit. Stel voor de weerstand van 470 Ohm de meters optimaal in (bereken op voorhand) en meet A-meter V-meter P R () meetbereik (ma) meting (ma) fout (ma) nauwkeurigheid meetbereik (V) meting (V) nauwkeurigheid fout (V) P=RI 2 P=UxI P=U 2 /R (W) 27k 0, De weerstanden kunnen maximaal 250mW dissiperen. Is hier aan voldaan? Als de spanning over een weerstand verdubbeld, met hoeveel neemt het gedissipeerde vermogen dan toe? Als de U bron =20V wat zal dan het vermogen in de 470Ω weerstand zijn? 1.3 Serie- en parallelschakeling van weerstanden 11

12 Vervangingsweerstand Bereken de totale weerstand R v (=vervangingsweerstand): R 2 // R 3 = R v = Meet deze weerstanden na met een -meter: R 2 // R 3 =... R v =... Wetten van Kirchhoff Teken de spanningsvectoren: U v, U R1, U R2, U R3. Meet de spanning over elke weerstand: U R1 =... V U R2 =... V U R3 =... V 12

13 Bereken de stroom door elke weerstand op basis van de gemeten spanningen: I 1 = I 2 = I 3 = 1 e wet van Kirchhoff: In elk knooppunt is de som van de stromen = I 1 + I 2 + I 3 = 0. Controleer voor het knooppunt (k): I 1 + I 2 + I 3 = 2 e wet van Kirchhoff: In een gesloten kring is de (vectoriële) som van de spanningen = 0. Controleer: U v = U R1 + U R2 = 13

14 1.4 Inwendige weerstand multimeter Bouw onderstaande schakeling en meet over beide weerstanden de spanning. De som van de beide spanningen is: Meet de voedingsspanning met de multimeter: Is de som van de spanningen over de weerstanden gelijk aan de gemeten voedingsspanning? Verklaar: Kan je de inwendige weerstand van de multimeter met de meetgegevens bereken? 1.5 Inwendige weerstand A-meter I (A) Totale weerstand (berekend uit U/I=R) () Gemeten waarde van de weerstand van 100Ω Berekende inwendige weerstand () Toestel 1 Toestel 2 14

15 Bereken de totale weerstand in de kring uit de gemeten bronspanning en gemeten stroom in de kring. Bereken de inwendige weerstand van de A-meter op basis van de totale weerstand in de kring en de weerstand van 100Ω (meet de weerstand met een Ohmmeter na, en gebruik de gemeten waarde) Voer dit uit voor de 2 aanwezige multimeters op de proefstand Besluit en verklaring voor de afwijkende waarden? De ideale A-meter heeft als ingangsimpedantie:.... Meet de inwendige weerstand van de A-meter door hem parallel te schakelen met een Ohm-meter. Doe dit voor alle DC-A meetbereiken van de A-meter. Besluit? 15

16 Opdracht 2: Spanningsdelers en trimmers 2.1 Spanningsdeler Onbelaste spanningsdeler Meet: U 2 = Bereken: U 2 = Overbelaste spanningsdeler Meet: U 2L = Bereken: R 2L = U 2L = Schrap het nodige: Een spanningsdeler is belastingsongevoelig / belastingsgevoelig. De deelspanning van de onbelaste spanningsdeler daalt / stijgt wanneer de belasting wordt aangesloten. Weinig belaste spanningsdeler Meet: U 2L = Bereken: R 2L = U 2L = 16

17 Schrap het nodige: De invloed van de belasting op de deelspanning van de onbelaste spanningsdeler is verwaarloosbaar, indien R L veel kleiner / groter is dan R 1 // R 2. Bij het ontwerp van een spanningsdeler kiest men daarom: R1//R 2 < R L /10 weerstandskeuze spanningsdeler met verwaarloosbare belasting Kies de weerstanden van de spanningsdeler R 1 en R 2, zodat de invloed van de belasting R L = 1kΩ op de deelspanning U 2 = 5V van de spanningsdeler verwaarloosbaar is. De deelspanning U 2 is de spanning over de weerstand R 2 van de onbelaste spanningsdeler. Kies: R 1 = R 2 = Meet: U 2L = Bereken: R 2L = U 2L = Bereken het vermogen in de weerstand R 1 voor de onbelaste spanningsdeler (mag maximaal 250mW zijn!!): P R1 = Schrap het nodige: Hoe kleiner R 2 t.o.v. R L wordt gekozen, hoe minder / meer gevoelig de deelspanning is voor de gegeven belasting, maar hoe lager/ hoger het stroomverbruik van de spanningsdeler. 17

18 Spanningsdeler met RL = 100kΩ en U2 = 4V Kies de weerstanden van de spanningsdeler R 1 en R 2, zodat de invloed van de belasting R L = 100 kω op de deelspanning van de spanningsdeler U 2 verwaarloosbaar is: Kies: R 1 = R 2 = R 1 = Meet: U 2L = Bereken: R 2L = U 2L = 18

19 2.2 Trimmers & Potentiometers (Bijlage C) Soldeer aan elke aansluiting van de trimpotentiometer een draad van enkele cm. Lineaire trimmer als regelbare weerstand Sluit de lineaire trimmer aan met één vaste aansluiting en de loper. positie loper trimmer Gemeten spanning U (V) gemeten stroom I (µa) theoretisch weerstand trimmer R 1 () berekende weerstand trimmer R 1 () 0 * ** * 0 stemt overeen met een volledig in tegenuurwijzerszin toegedraaide trimmer ** 300 stemt overeen met een volledig in uurwijzerszin opengedraaide trimmer 19

20 Noteer de formule gebruikt bij het berekenen van de weerstandswaarde van de trimmer: wet van Ohm: R 1 = () Zet de theoretische weerstandswaarden van de trimmer uit in functie van de stand van de loper. R 1 () positie loper trimmer ( ) weerstandskarakteristiek lineaire trimmer 20

21 2.3 Trimmer als spanningsdeler Met lage belasting positie loper trimmer gemeten stroom I 1 (ma) gemeten spanning U 2L (V) berekende stroom I 2 (ma) berekende stroom I L (ma) R 1 = 0Ω R 2 = 100kΩ R 1 = R 2 R 1 = 100kΩ R 2 = 0Ω Geef de formules voor het berekenen van de stromen I 2 en I L : I 2 = I L = Schrap het nodige: De belasting van 1M belast de met de trimmer ingestelde deelspanning nauwelijks / veel. 21

22 Met hoge belasting positie loper trimmer gemeten stroom I 1 (ma) gemeten spanning U 2L (V) berekende stroom I 2 (ma) berekende stroom I L (ma) R 1 = 0Ω R 2 = 100kΩ R 1 = R 2 R 1 = 100kΩ R 2 = 0Ω Geef de formules voor het berekenen van de stromen I 2 en I L : I 2 = I L = Schrap het nodige: De belasting van 10K belast de met de trimmer ingestelde deelspanning nauwelijks / veel. 22

23 2.4 Bestukken van de projectprint Neem de projectprint en de bijhorende weerstanden. Plaats de weerstanden op de bijhorende plaats (verifieer hun waarde aan de hand van de kleur code en meet na!) (figuur 2.4.1) Soldeer ze vast (figuur 2.4.2) Knip de draadeinden af (figuur 2.4.3) Figuur Plaatsen weerstand op PCB Figuur Solderen componenten 23

24 Figuur Afknippen draadeinden Kan je voor de weerstanden (R2 t.e.m. R8 en R29, R28 en R311) verklaren wat hun functie is? Als je er van uit gaat dat het systeem zal werken op 5V, kan je de de spanningen berekenen tussen de weerstanden, en het bereik van de spanning op de loper van R31? 24

25 Opdracht 3: Dioden en gelijkrichters (Bijlage D) 3.0 Hoe gebruik je de oscilloscoop? Sluit de oscilloscoop aan met de BNC-BNC snoer op de functiegenerator. Gebruik de autoset knop. CH1 menu gebruiken Trigger menu gebruiken Knop trigger niveau Knop tijdsbasis Knop CH1 amplitude/position Knop mesure Opgelet voor de massa's van de probes (slechts 1 aansluiten!!) Opgelet voor de schakelaar op de probes (X10 en X1) Opgelet voor kwetsbaarheid van de probes 3.1 Enkelzijdige gelijkrichting 1N4148 1N400X Netspanning Uin Rb Uout Teken de verwachte output over de belastingsweerstand R b na meting van U in met de scoop. Kies voor Rb 10kΩ. U out (V) U in t(ms) Verklaar kort: 25

26 Maak de schakeling en meet met de oscilloscoop gelijktijdig Uin en Uout (gebruik de 2 kanalen). Let op dat je via de massaklemmen van de oscilloscoop geen kortsluitingen maakt (sluit er maar 1 aan!!). Gebruik de autoset knop van de oscilloscoop. Teken de opgenomen golfvormen, in het juiste faseverband, op. U in (V) U out (V) t(ms) Verklaar deze golfvormen: Verklaar het verschil in amplitude tussen U in en U uit : Is het zinvol om Uin met een multimeter te meten (meetbereik?)? Is het zinvol om Uout met een multimeter te meten (meetbereik?)? 26

27 3.2 Dubbelzijdige gelijkrichting 4x1N4148 diode U D1 D4 D1 230V 50Hz U in U out D3 D2 Rb b Maak de schakeling met een weerstand van 10k als belasting. Duid in de figuur de weg aan die de stroom volgt tijdens de positieve alternantie (in het blauw) en de weg die de stroom volgt tijdens de negatieve alternantie (in het groen). Meet met de oscilloscoop op de opgegeven plaatsen (aangegeven met een spanningspijl). Teken de opgenomen golfvormen op. LET OP!! Kan je Uin en Uout gelijktijdig meten? Waarom NIET? U in (V) U uit (V) t(ms) Verklaar deze golfvormen. 27

28 3.3 Dubbelzijdige gelijkrichting met afvlakking MATERIAAL: 4 x 1N x 10k 1 x 100k x 4,7kΩ 1 x 100nF 1 x 4,7F/63V D4 D1 230V 50Hz U in D3 D2 C Rb b U uit Nota: Let op de polariteit van de elektrolytische condensatoren. Verkeerd aansluiten zorgt voor een gasophoping in de condensator met het risico dat deze kan ontploffen. Daar de elco een elektrolyt bevat is dit dus een gevaarlijke bedoeling. Let er tevens op dat de maximale werkspanning van de condensator niet wordt overschreden. Bij een elco staat deze op de behuizing gedrukt (Zie ook p7). Meet met de oscilloscoop op de opgegeven plaatsen (aangegeven met een spanningspijl). Teken de opgenomen golfvormen op. Maak de schakeling met een weerstand van 10k als belasting en met afvlakcondensator van 100nF en 4,7µF (gebruik 2 kleuren). U in (V) U uit (V) t(ms) Verklaar deze golfvormen. 28

29 Meet met een multimeter Uout (meetbereik?). Komt dit overeen met de uitlezing op de oscilloscoop? Verklaar. Meet met de oscilloscoop op de opgegeven plaatsen (aangegeven met een spanningspijl). Teken de opgenomen golfvormen op. Maak de schakeling met een weerstand van 100k als belasting en met afvlakcondensator van 100nF en 4,7µF (gebruik 2 kleuren). U in (V) U uit (V) t(ms) Verklaar het verschil in golfvormen. Plaats 4,7Ω en herhaal de metingen voor een condensator van 4,7µF en 100nF (gebruik 2 kleuren). U in (V) U uit (V) t(ms) Verklaar het verschil in golfvormen. 29

30 3.4 Conclusie Wat is de functie van een gelijkrichterschakeling? Waar wordt deze toegepast? Geef enkele voorbeelden. Geef de functie van : o de transfo o de diodes o de condensator Welke invloed heeft de grootte van de condensator / de grootte van de belastingsweerstand op de werking van de schakeling. 3.5 Bestukken projectprint Bestuk de printkroonsteen (figuur 3.5.1) Je mag ook de connectoren en IC voeten solderen Bestuk de bruggelijkrichter (figuur 3.5.2) Bestuk de afvlakcondensator (470µF (figuur 3.5.3)) Sluit de projectprint aan op de transformator en meet de spanning over de afvlakcondensator (LET OP DAT DE POLARITEIT JUIST IS!!). Figuur Kroonsteen Figuur Bruggelijkrichter 30

31 Figuur Afvlakcondensator (Polariteit!) Als de ingangsspanning 9V AC bedraagt, kan je dan berekenen wat de onbelaste gelijkspanning zal zijn? Kan je berekenen hoeveel stroom de schakeling mag leveren zodat de minimale spanning nog 7V zou bedragen? (hint:q=c*u en Q=I* t, waarbij t=0,01s en Q=C* U) 31

32 Opdracht 4: transistor als schakelaar en als regelaar 4.0 Gegevens transistoren en LED In bijlagen E1, E2 en E3 staan de gegevens vermeld van de gebruikte transistoren. Bijlage F bevat de aansluitgegevens van de LED. 4.1 NPN-transistor als schakelaar Gegeven: LED: V F = 2V, I F = 20mA Transistor: = 300 Bereken de weerstanden, opteer hierbij voor een basisstroom 20x zo groot dan strikt nodig : Wat is volgens de datasheet de versterkingsfactor bij verzadiging? R B = R B = R C = R C = Meet U CE : Schakeling Links Schakeling Rechts Ui (V) 0V 12V 0V 12V U CE (V) 32

33 Welke schakeling verkies je om de transistor als schakelaar te laten werken? Denk hierbij aan de eigenschappen van de ideale schakelaar. Waarom is de spanning over de gesperde transistor geen 12V? 4.2 PNP-transistor Ui U BE = 0,7V RB I B +12V RC D1 IC + - VF - + PNP BC557 UCE Ui +12V + UBE = 0,7V + RB - PNP BC557 UCE IB - RC IC + D1 - VF Gebruik dezelfde weerstanden als berekend bij de NPN schakeling. Let op voor RB in de rechtse schakeling!!! Meet U CE : Schakeling Links Schakeling Rechts Ui (V) 0V 12V 0V 12V U CE (V) Welke schakeling verkies je om de transistor als schakelaar te laten werken? 33

34 4.3 Stroombron (bijlage G zenerdiode) Meet U CE, U L en bereken I L. LET OP: R L is GEEN regelbare weerstand. Gebruik 3 gewone weerstanden (100, 150 en 270 Ohm). De weerstanden in de tabel zijn discrete componenten R L () U CE (V) U L I L =U L /R L Bereken voor R L = 100 de stromen I B, I C, I Z en het vermogen P in de transistor. I B = I C = I Z = P = Hoe groot kan de belastingsweerstand R L in deze schakeling worden gekozen? 34

35 4.5 Bestukken van de projectprint Soldeer alle LED's op de printplaat Soldeer de transistoren op de printplaat Bereken of de transistoren met de weerstanden uit het schema van de projectprint wel als schakelaars werken. Ge er van uit dat ze aangestuurd worden met 0 of 5V. Merk op dat het hier over DARLINGTON geschakelde transistoren gaat (zie bijlage E3) (wat wil dat zeggen, wat is het nut hiervan?) Wat zijn Darlington transistoren? Ga in de bijlagen de eigenschappen na (U BE en H fe ) 35

36 Opdracht 5: LM78L Gegevens van de LM78L05 spanningsregelaar Bijlage H bevat de gegevens van de LM78L05 spanningsregelaar. 5.1 Vaste spanningsregelaar LM7805 1N4148 Metingen met scoop De wisselspanning is afkomstig van de transformator (meet spanning na) U 1 (V) U 2 (V) t(ms) - R1 U gem1 (V) u rtt1 (V) U gem2 (V) u rtt2 (mv) 1kΩ 10KΩ 36

37 Wat is de functie van de LM7805 in deze schakeling? Bereken de stroom door R1. I R1kΩ = I R10KΩ = Bereken de maximale spanning over de LM78L05. U 1kΩ = U 10KΩ = Bereken het piekvermogen die de LM78L05 moet dissiperen. P 1KΩ = 5.2 Regelbare spanning met vaste 5V-regelaar Tussen welke waarden is de uitgangsspanning U 2 regelbaar (meting): U 2min = U 2max = Zoek in de datasheets de stroom (I Q ) op die via klem 2 van de spanningsregelaar vloeit. Bereken I 1. 37

38 Reken de spanningen U 2min en U 2max na. Trek de juiste conclusies I Q = I 1 = U 2min = U 2max = 5.3 Stroombron met spanningsregelaar Bereken de weerstand R 1 opdat de stroom I = 50mA. R 1 = Maak de schakeling Meet de spanning U 1 en de stroom I voor de gegeven waarden van R 2 : 38

39 R 2 () U 1 (V) I(mA) R 2max = Bereken de maximale waarde voor R Bestukken van de projectprint Plaats de LM7805 op de projectprint. Plaats de 2 330nF condensatoren Sluit de transformator aan op de print. Ga na of de LED licht geeft. Meet na of de spanning aan de uitgang van de regelaar 5V is Stel dat je een wall-adapter gebruikt om de schakeling te voeden. Als de uitgangsspanning van de adapter een gelijkspanning is, hoeveel spanning moet die dan leveren om op de USB stekker een MP3 speler op te laden (Uout=5V)? Hoeveel stroom moet de adapter kunnen leveren als het opladen gebeurt met 300mA? 39

40 Opdracht 6: versterkers 6.0 Gegevens Operationele versterker In bijlage I staan de gegevens van de TL072 dual op-amp In bijlage J staan de gegevens van de LM324 (gebruikt op de projectprint) 40

41 6.1 Inverterende versterker R t +15V ui R A TL072 1 uo -15V Meet u o en bereken A u. ui (V) R () R t () u o (V) A u Sinus 1V 1kHz 10K 100K Sinus 1V 1kHz 1K 10K Sinus 1V 1kHz 1K 100K 5V DC 10K 15K uo spanningsversterking : A u = = ui Wanneer gaat de OA in verzadiging? 41

42 6.2 Niet-inverterende versterker R t +15V R ui A 4 TL072 1 uo -15V Meet u o en bereken A u. ui (V) R () R t () u o (V) A u Sinus 1V 1kHz 10K 100K Sinus 1V 1kHz 10K 10K Sin 10V 1MHz 10K 10K 5V DC 10K 10K uo spanningsversterking : Au = = ui Wanneer laat de slew-rate zich gelden? Bereken voor de laatste meting de spanning aan de inverterende ingang van de OA. 42

43 6.3 Verschilversterker R t +5V R1 2K2 R2 3K3 +5V xv u1 u2 R R R t V 8 TL072 A V uo Bereken U x. U x = Meet U o en bereken U x en A u. U1 (V) U2 (V) Ux(V) R () R t () Uo (V) Au +5 x 100K 220K x K 220K +5 x 1K 2K2 Uo spanningsversterking : Au = = Ui Wanneer is de spanningsdeler teveel belast? Bepaal voor de laatste meting de ingangsimpedantie van de OA-schakeling. 43

44 6.4 Verschilversterker met buffers (optioneel) +15V +5V R1 2K2 R2 3K3 +5V xv TL072 A V +15V 8 TL072 B 7 4 u1 u2 R 1K R 1K 2 3 Rt 2K2 Rt 2K2 +15V 8 A 4-15V TL072 1 uo -15V Meet Ux, Uo en bereken Au. Ux = Uo = Au = 6.5 Bestukken van de projectprint Bestuk de microfoon, C4, C5 en C6 Bestuk de Op-Amp LM324 (2 stuks) Bereken de versterking van de Op-Amp waarop de microfoon is aangesloten Meet of je berekeningen overeenkomen met de realisatie. 44

45 Opdracht 7: comparatoren en Schmitt-triggers 7.1 Niet-inverterende niveaudetector +12V U ref = +5V U i A 4 1 U o -12V Teken de uitgangsspanning (U o ) en de transfertkarakteristiek voor de gegeven ingangsspanning (U i ). Stel de ingangsspanning in met de functiegenerator. Sluit de voeding juist aan. Geef de nodige aandacht aan het aansluiten van de massa. U i (V) U o (V) t ms U o (V) U i (V)

46 Het omklapniveau is: U t = Schrap het nodige: Bij een niveaudetector zonder positieve terugkoppeling liggen de omklapniveau s symmetrisch / niet-symmetrisch rond de referentiespanning 46

47 7.2 Niet-inverterend Schmitt-trigger +12V 2 3 U+ 8 A 4 1 U o U i -12V R 100K R t 150K Teken de uitgangsspanning (U o ) en de transfertkarakteristiek voor de gegeven ingangsspanning (U i ) U i (V) U o (V) t ms U o (V) U i (V)

48 Reken de omklapniveau s na. Zoek de gepaste formules in de theoriecursus en pas deze toe: U t + = U t - = Schrap het nodige. Bij een comparator met positieve terugkoppeling liggen de omklapniveau s symmetrisch / niet-symmetrisch rond de referentiespanning. 48

49 7.3 Inverterend Schmitt-trigger met referentiespanning +12V U i 2 3 U+ 8 A 4 1 U o U ref = +5V R 100K -12V R t 470K Teken de uitgangsspanning (U o ) en de transfertkarakteristiek voor de gegeven ingangsspanning (U i ) U i (V) U o (V) t ms U o (V) U i (V)

50 Reken de omklapniveau s na: U t + = U t - = Schrap het nodige. Bij een komparator met positieve terugkoppeling liggen de omklapniveau s symmetrisch rond de referentiespanning / een deel van de referentiespanning. 7.4 Ontwerp Ontwerp een niet-inverterend Schmitt-trigger met als omklapniveau s +10V en +5V. Geef de schakeling. Bereken de weerstanden met de formules uit de cursus. 7.5 Bestukken van de projectprint Bestuk de fototransistor (let op voor polariteit!!) Bereken de omklappunten van de comparatoren Wat is het doel van P1? Test de werking van de comparatoren door de microfoon aan te sluiten (JP3) Wat is de functie van de R22, R23 en C6 Wat is het doel van R31? Wat doet de schakeling rond IC2B? 50

51 Opdracht 8: Vragen over kit1 Wat is de maximale gelijkspanning die je aan de print mag aanleggen? Wat is de maximale stroom die de BC517 transistoren mogen schakelen (dioden/adapter/transistoren)? Wat is de functie van JP1? Wat is de stroom door LED1? Wat is de versterking van IC2A? (AC en DC) Beschrijf de werking van IC2B (bereken werkpunten aan de hand van de weerstanden in de schakeling, wat is de functie van R31) Wat is de werking van IC2C, D en IC3A, B, C, D? Bereken de omschakelpunten. Wat is de basisstroom in Q1? Hoeveel stroom kan Q1 schakelen bij de berekende basisstroom en verzadiging van de transistor? Wat is de verzadigingsspanning van de BC517? Hoe moet je een led aansluiten op de connector X2? Wat is de invloed van JP1 hierop? Teken de spanning aan de ingang van C4 (uitgang microfoon). Teken de spanning op klem 3 en klem 1 van IC2A als JP2 op positie 2-3 staat. Wat is het doel van R22 en C6? 51

52 Bijlagen: 52

53 A1: Labovoeding 53

54 A2: Functiegenerator 54

55 B: Multimeters digitale voltmeter DMM-91 Kenmerken 3 1/2-digit lcd-scherm basisnauwkeurigheid DCV: 0.5% basisnauwkeurigheid ACV: 1.3% basisnauwkeurigheid DCA: 1.0% basisnauwkeurigheid ACA: 1.5% basisnauwkeurigheid Ω: 0.75% doorverbinding- en diodetest beveiligd tot 500V, dubbele zekering automatische uitschakeling Beep Guard -alarm waterbestendig (IP64) bestand tegen een val tot 1.5m beschermend etui met staander IEC CAT. II 1000V Specificaties DC spanning: 200.0mV ~ 1000V basisnauwkeurigheid: ±(0.5%+1d) resolutie: 0.1mV AC spanning: 200.0mV ~ 750V basisnauwkeurigheid: 40Hz ~ 500Hz resolutie: 0.1mV frequentiebereik: 40Hz ~500Hz DC stroom: 200.0µA ~ 20.00A basisnauwkeurigheid: ±(1%+1d) basis, > 2A resolutie: 0.1µA AC stroom: 200.0µA ~ 20.00A basisnauwkeurigheid: ±(1.5%+3d) basis, > 2A resolutie: 0.1µA weerstand: 200.0Ω ~ 20.00MΩ basisnauwkeurigheid: 200Ω ±(0.75%+4d) / 2KΩ ~ 2MΩ ±(0.75%+1d) / 20MΩ ±(1.5%+5d) resolutie: 0.1Ω 55

56 METRIX MTX

57 57

58 58

59 59

60 C: Trim potentiometers

61 D: Gelijkrichter diode 1N

62 62

63 E1: BC547 63

64 E2:BC557 64

65 E3:BC517 65

66 F: LED's Van links naar rechts de karakteristieken van een rode, gele, groene, blauwe (witte) LED. LET OP!! Voor onze LED's is Imax 20mA!! (vb: rode LED 66

67 G: Zenerdiode 400mW 67

68 68

69 H: Spanningsregelaar LM

70 I: Spanningsregelaar LM7805 pin 1 = V OUT pin 2 = GND pin 3 = V IN TO-92 BOTTOM VIEW 70

71 J: Gegevens TL072 71

72 K: Gegevens LM336 72

73 L: Gegevens TEPT5600 Bottom view 73

74 M: Electret condensor microphone KECG2742PBL-A 74

75 N: LM335 temperatuur sensor 75

76 O: Schema en bestukkingsplan van de projectprint 76

77 77