Guida alla realizzazione di un circuito auto oscillante con trigger di schmitt

1. Scopo dell' esperienza di laboratorio: Lo scopo dell' esperienza di laboratorio è quello di realizzare un circuito che, nel momento in cui viene alimentato, sia capace di generare un segnale alternato di forma triangolare, senza un segnale di input esterno.

2.

Quali sono i presupposti teorici del circuito?

presupposti teorici: Il circuito sfrutta la sinergia tra un circuito RC e il trigger di schmitt.

Il circuito RC come possiamo intuire è composto da una resistenza e un condensatore. Il condensatore genera delle oscillazioni dovute alla sua carica e alla sua scarica, i due processi si invertono all’invertirsi dell’uscita del comparatore.

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 è composto da un trigger di schmitt e un circuito RC. Essi lavorano in sinergia per realizzare un generatore di forme d’onda.

Nel momento in cui il circuito viene alimentato, automaticamente, si genera un piccolo segnale di disturbo che viene riportato in ingresso. Ipotizzando il condensatore inizialmente carico negativamente questo piccolo segnale di disturbo provoca la carica del condensatore, una volta che il condensatore raggiunge il valore di Vth il trigger commuta negativamente; quindi si ha Vu=Vsatl.

Il condensatore a questo punto inizia a scaricarsi per poi caricarsi negativamente, una volta che il condensatore raggiunge il valore di Vtl il trigger commuta positivamente; quindi si ha Vu=Vsath. Questo processo si ripete nel tempo in modo identico.

All’uscita del trigger avremo cosi un segnale rettangolare, per effetto della carica e della scarica del condensatore che si mantiene sempre fra le due soglie Vth e Vtl determinate ovviamente dalle due resistenze R1 e R2.

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.

5.

Fasi di realizzazione del circuito

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;

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. DATI: Vsat = ±11V ; Vth= +5V; Vtl= -5V; C=1µF; R3=47KΩ; R1=1KΩ; R2=1,2KΩ; K=0.45.

7.

Risultati finali e osservazioni

Risultati finali e osservazioni: Molto importante è osservare che non vi è nessun ingresso nel circuito, ma nel momento in cui viene alimentato dai +12V e -12V ci ritroviamo automaticamente in uscita un segnale rettangolare, per effetto della carica e della scarica del condensatore. Da qui traiamo la conclusione che il circuito da noi realizzato è un circuito auto oscillante.

la frequenza del segnale di uscita dipende dalla capacità del condensatore.