Concetti Chiave
- Lo scopo del laboratorio è progettare un sistema con memoria che resista a variazioni temporanee indesiderate della tensione in uscita, noto come trigger di Schmitt.
- Il trigger di Schmitt utilizza l'isteresi per gestire le soglie di commutazione, riducendo le commutazioni indesiderate rispetto a un normale comparatore.
- Il circuito funziona con soglie di +5V e -5V e commuta l'uscita tra +11V e -11V, mantenendo la stabilità del segnale tra le soglie.
- L'assemblaggio del circuito utilizza una bread board e cablaggi colorati per una corretta connessione ai poli positivi e negativi e tra i componenti.
- La frequenza del segnale di ingresso è cruciale per mantenere la precisione delle soglie di commutazione del sistema.
2. presupposti teorici: Il trigger di schmitt è un particolare comparatore con l’effetto di isteresi. L’isteresi è la caratteristica di un sistema di reagire in modo differenziato a stimoli di ingresso in funzione del proprio stato.
Mentre nel comparatore è presente una sola soglia di commutazione, nel caso del trigger di schmitt le soglie sono due: Vth (tensione di soglia superiore); Vtl (tensione di soglia inferiore).
Tra le due soglie è compresa una fascia di insensibilità entro la quale viene conservato il valore dell’uscita.
3. principio di funzionamento del circuito / progettazione del prototipo: Il circuito che abbiamo realizzato è stato progettato con due valori di soglia, quali sono +5V e -5V; quando il circuito riceve il segnale d’ingresso (Vi) dal generatore di funzioni, commuta l’uscita ai valori di Vsath (11V) e Vsatl
(-11V). A meno che il segnale non si trovi fra le due soglie Vth e Vtl.
Quindi, per avere la commutazione del segnale, questo deve essere maggiore di +5V o minore di -5V; quando il segnale si trova fra i due valori di soglia si dice che si trova nella zona di insensibilità.
4. Tecniche di cablaggio e alimentazione: Per l' assemblaggio del circuito abbiamo utilizzato la bread board con cavetteria appositamente sagomata, di colore rosso per il collegamento al Polo positivo, di colore nero per il collegamento al Polo negativo, e di colore verde per i collegamento fra un componente e l' altro.
L' alimentazione duale del circuito, ci è stata fornita dall’alimentatore stabilizzato per i valori +12V e
-12V. Il segnale d’ingresso ci è stato fornito del generatore di funzioni.
5. le fasi di collaudo:
FASE1: Una volta scelti i due valori di soglia +5V e -5V e conoscendo il valore di saturazione +11V e
-11V, con la formula N°1 e N°2 abbiamo trovato il valore di partizione (K).
Una volta trovato il valore di partizione con la formula N°3 abbiamo trovato il valore delle due resistenze che ci permetteranno di ottenere il valore di partizione da noi desiderato.
FASE2: Entrati a conoscenza dei componenti necessari abbiamo realizzato il circuito riportano nello schema elettrico.
FASE3: Usufruendo dell’alimentatore stabilizzato abbiamo realizzato l’alimentazione duale, che alimenta il nostro amplificatore operazionale; mentre con il generatore di funzioni, alla frequenza di 200Hz, abbiamo simulato il nostro segnale d’ingresso.
FASE4: Utilizzando l’oscilloscopio, con la sonda del CH1 collegata all’ingresso del segnale del operazionale, e la sonda del CH2 all’uscita del segnale del operazionale; abbiamo visualizzato la transcaratteristica del trigger di schmitt (grafico1), cioè una descrizione delle correlazioni
ingresso Vi - uscita Vu sul piano XY. Ovviamente L’oscilloscopio è stato precedentemente da noi impostato nella modalità che permette di visualizzare i segnali sul piano cartesiano.
6. Raccolta ed elaborazione dei dati:
DATI: Vsat = ±11V ; Vth= +5V; Vtl= -5V; R1=1KΩ; R2=1,2KΩ; K=0.45.
FORMULA N°1 K= Vth/Vsath= 5/11= 0,45
FORMULA N°2 K= Vtl/Vsatl= -5/-11=0,45
FORMULA N°3 K= R1/(R1+R2)= 1000/ (1000+1200)=0,45
7. Risultati finali e osservazioni: La frequenza del segnale di ingresso incide molto sulla precisione dei due valori di soglia.
Domande da interrogazione
- Qual è lo scopo principale dell'esperienza di laboratorio descritta?
- Quali sono le caratteristiche principali del trigger di Schmitt?
- Come è stato progettato il circuito del trigger di Schmitt?
- Quali tecniche di cablaggio e alimentazione sono state utilizzate?
- Quali sono le osservazioni finali sui risultati dell'esperimento?
Lo scopo principale è progettare e realizzare un sistema con memoria insensibile alle variazioni temporanee indesiderate della tensione in uscita, noto come trigger di Schmitt, e visualizzare la transcaratteristica sull'oscilloscopio.
Il trigger di Schmitt è un comparatore con effetto di isteresi, caratterizzato da due soglie di commutazione, Vth e Vtl, che creano una fascia di insensibilità per prevenire commutazioni indesiderate.
Il circuito è stato progettato con soglie di +5V e -5V, e commuta l'uscita ai valori di saturazione +11V e -11V, a meno che il segnale non si trovi tra le due soglie.
È stata utilizzata una breadboard con cavetteria colorata per i collegamenti, e un alimentatore stabilizzato per fornire un'alimentazione duale di +12V e -12V.
La frequenza del segnale di ingresso ha un impatto significativo sulla precisione dei valori di soglia del circuito.
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