Concetti Chiave
- Lo scopo del laboratorio è progettare un sistema con memoria insensibile alle variazioni di tensione in uscita, noto come trigger di Schmitt.
- Il trigger di Schmitt presenta due soglie di commutazione (Vth e Vtl) e una fascia di insensibilità per evitare commutazioni indesiderate a causa di disturbi.
- Il prototipo è progettato con soglie di +5V e -5V e valori di saturazione di +11V e -11V, garantendo una commutazione controllata del segnale.
- Per il cablaggio sono stati utilizzati colori specifici per identificare i collegamenti: rosso per il positivo, nero per il negativo, e verde per i componenti.
- La transcaratteristica del circuito è stata visualizzata su un oscilloscopio, mostrando le correlazioni tra il segnale di ingresso e quello di uscita sul piano XY.
1.
Qual è lo scopo dell'esperienza di laboratorio?
Scopo dell' esperienza di laboratorio: Lo scopo dell' esperienza di laboratorio è quello di progettare e realizzare un sistema con memoria insensibile alle variazioni temporanee indesiderate della tensione in uscita ( Vu ), e visualizzare la transcaratteristica sull’oscilloscopio. Questo sistema è detto trigger di schmitt.
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. Se il segnale di ingresso è affetto da un disturbo, e tale disturbo si mantiene nella soglia di insensibilità, non si verificano le commutazioni indesiderate presenti in un normale comparatore.
3.
Progettazione del prototipo
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
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.
Fasi di realizzazione e dati
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.
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
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?
- Qual è la differenza tra un comparatore e un trigger di Schmitt?
- Come è stato progettato il prototipo del circuito?
- Quali tecniche sono state utilizzate per il cablaggio e l'alimentazione del circuito?
- Qual è l'importanza della frequenza del segnale di ingresso nel funzionamento del circuito?
Lo scopo dell'esperienza di laboratorio 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 sua transcaratteristica sull'oscilloscopio.
A differenza di un comparatore che ha una sola soglia di commutazione, il trigger di Schmitt presenta due soglie (Vth e Vtl) e una fascia di insensibilità, che previene commutazioni indesiderate in presenza di disturbi.
Il prototipo è stato progettato con soglie di +5V e -5V; il circuito commuta l'uscita a valori di Vsath (11V) e Vsatl (-11V) solo quando il segnale d'ingresso supera queste soglie.
È stata utilizzata una breadboard con cavetteria colorata per i collegamenti e un alimentatore stabilizzato per fornire alimentazione duale a +12V e -12V, mentre il segnale d'ingresso è stato fornito da un generatore di funzioni.
La frequenza del segnale di ingresso influisce significativamente sulla precisione dei valori di soglia del circuito, come osservato nei risultati finali dell'esperienza.
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