D I S P O Z I T I V E O P T O E L E C T R O N I C E

Scopul lucrarii

Scopul acestei lucrari de laborator este de a masura caracteristicile unor dispozitive optoelectronice: diode luminiscente (LED) si fototranzistoare.

Desfasurarea lucrarii

Montajul folosit este reprezentat in figura 1 unde

GI este un generator de impulsuri TTL care asigura impulsurile de comanda necesare generatorului de trepte GT si care va fi utilizat in urmatoarele domenii:

20 – 200 s pentru vizualizari

0,2 –2 s pentru masuratori de tensiuneIn ambele cazuri reglajul fin se realizeaza cu ajutorul butonului de reglaj a perioadei de pe panoul aparatului.

GT este un generator de trepte de tensiune care furnizeaza 16 trepte la iesirea a, 8 trepte la iesirea b si o tensiune constanta de cca 15V la iesirea +15V. Pentru a realiza protectia componentelor supuse masuratorilor in serie cu iesirile a,b sunt inseriate rezistente de limitare a curentului de 1Kde care trebuie tinut cont in anumite cazuri.

VE este un voltmetru electronic cu autoscalare.

O este un osciloscop cu doua canale si cu posibilitatea de a lucra si in regim X-Y.

ME este montajul cu ajutorul caruia se vor face masuratorile si contine un LED rosu (LR), un LED verde (LV), doua LED-uri de infrarosu (L1,L2)care au caracteristici identice si doua fototranzistoare (F1,F2) deasemeni identice.

Notatiile folosite sunt cele care se gasesc inscriptionate pe aparate iar semnele au urmatoarea semnificatie:

fir cu conector de tip banana de 4mm sau cu pin de 1mm

borna de 4mm

borna de 1mm

Modul general de lucru este urmatorul:

se realizeaza conectarile prevazute la fiecare punct in parte intre ME,GT,O

se realizeaza vizualizarile caracteristicilor specificate la fiecare punct

se realizeaza masuratorile de tensiune conectand VE in punctele specificate.

A. Determinarea formei semnalelor date de GT si corelatia dintre ele

Se pornesc aparatele si se conecteaza canalul B al osciloscopului (YB) la iesirea a a generatorului de trepte. Se trece osciloscopul in regim de baza de timp declansata intern de catre canalul B si generatorul de impulsuri in regim de vizualizare si se actioneaza butoanele de reglaj ale osciloscopului pana se obtine o imagine stabila. Se vizualizeaza in acest moment forma de unda pe care o da GT la iesirea a.

Se conecteaza apoi iesirea b aGT la osciloscop si se vizualizeaza si forma acestei.

Corelatia dintre cele doua iesiri (a,b) aleGT se vizualizeaza prin conectarea lor simultana la cate un canal al osciloscopului (a la YA, b la YB) cu sincronizarea osciloscopului pe iesirea b si se traseaza graficele a=f(t) si b=f(t) cu respectarea corelatiei temporale dintre ele.

ATENTIE Comutatoarele si butoanele de control ale osciloscopului sunt urmatoarele (in cazul butoanelor coaxiale notatiile cu rosu corespund butoanelor rosii):

SWP/X AMPL. este comutatorul care realizeaza functia de lucru in regim de baza de timp declansata (pozitia SWP 1X sau 5X) sau de regim X-Y (pozitia X AMPL. 10X sau 1X)

TIME/div. este comutatorul din care se regleaza viteza de variatie a bazei de timp

INT/EXT. este comutatorul care selecteaza sursa de semnal de sincronizare si in cazul de fata trebuie sa fie pozitionat pe INT

CHANEL SWITCHING este comutatorul care selecteaza care dintre canale este afisat pe ecran si in cazul de fata trebuie pozitionat pe B cu exceptia cazului in care se vizualizeaza corelatia dintre semnale, caz in care va fi pozitionat pe CHOPPED

TRIGERING este comutatorul care selecteaza sursa de semnal de sincronizare interna si trebuie sa fie pozitionat pe B

X SHIFT, Y SHIFT(A), Y SHIFT(B) sunt butoane de reglaj a pozitiei pe orizontala si pe verticala

V/div (A), V/div (B) sunt comutatoarele care selecteaza sensibilitatea celor doua canale ale osciloscopului

TRIGGERING LEVEL si STABILITY sunt butoanele cu ajutorul carora se stabileste nivelul de sincronizare si stabilitatea acesteia

DC/AC/AUT-LF/AUT-HF este comutatorul care stabileste modul in care se face declansarea si trebuie pozitionat pe AUT-LF

Figura 1. Schema generala de masura

B. Diode luminiscente

a) Caracteristica curent-tensiune

Se conecteaza succesiv iesirea a a GT la LR,LV,L1 cu GI pus in regim de vizualizare si se vizualizeaza caracteristicile ia=f(ua) pentru cele trei diode. Pentru aceasta este necesar ca osciloscopul sa fie trecut in regim X-Y semnalul pentru axa X culegandu-se de anodul diodelor (bornele LR,LV,L1) iar cel pentru axa Y de pe borna B.

Se trece GI in regim de masura si cu ajutorul VE se masoara pe rand tensiunile in punctele LR,LV,L1(cel care este conectat in momentul respectiv) si in punctul B .Masuratorile se fac pentru toate cele 16 trepte ale iesirii a. Rezultatele masuratorilor se vor trece in tabelul 1.

ATENTIE notatiile UX ,UY se refera la tensiunea masurate la intarea X sau Y a osciloscopului (si corspunzator si punctelor din ME conectate la acestea)

Tabelul1 R1=100

Treapta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 16Ux [mV]

Dioda LI Uy [mV]ID = Uy/R1 [mA]

UD = Ux – Uy [mV]Ux [mV]

Dioda LV Uy [mV]ID = Uy/R1 [mA]

UD = Ux – Uy [mV]Ux [mV]

Dioda LR Uy [mV]ID = Uy/R1 [mA]

UD = Ux – Uy [mV]

Se calculează valorile curentului prin dioda luminiscentă ID şi tensiunea pe aceasta UD folosind formulele din Tabelul 1.

Se trasează pe acelaşi grafic caracteristicile I = f(UD) pentru cele 3 diode luminiscente măsurate şi se notează diferenţele dintre acestea.

b) Fluxul emis

Se ridică caracteristica emis = f(i) în unghiul solid 1, 2 pentru dioda luminiscentă cu emisie în infraroşu L1.. Unghiul solid se modifică prin modificarea distanţei diodă luminiscentă - fotodetector, şi anume cu cât această distanţã este mai mare, cu atât unghiul solid este mai mic. Aceasta înseamnă că 1 > 2 .

Pentru a putea masura fluxul emis se vor face urmatoarele conexiuni:

-iesirea b a GT se conecteaza la una din intrarile L1,L2

-iesirea +15V a GT se conecteaza la una din intrarile F1, F2 (cea corespunzatoare diodei folosite)

-intrarea YB a osciloscopului se conecteaza in punctul A

-intrarea X a osciloscopului se conecteaza in punctul B

Pe osciloscop se va vedea in acest moment raspunsul fototranzistorului conectat la fluxul emis de dioda respectiva si pe baza masuratorilor de curent de colector si a diagramei din figura 2 se poate calcula fluxul emis de dioda .

Pentru a putea efectua masuratorile se trece GI in regim de masura si se masoara tensiunile UB si UA care se trec in tabelul 2

Tabelul 2. R1 = 100 R2 = 1,6 KTreapta 1 2 3 4 5 6 7 8UB [mV]UA [V]IL1 = UB / R1 [mA]IF1 = UA / R2 [mA]

1 [lx]UA [V]IF2 = UA / R2 [mA]2 [lx]

Se trasează pe acelaşi grafic caracteristicile = f(IL) în unghiul solid 1si 2

pentru cele 2 diode măsurate şi se notează diferenţele între acestea.

Figura 2. Caracteristica =f(IC)

C. Fototranzistorul

Se ridica caracteristica IC= f(UCE)=ct pentru fototranzistorul F1. Pentru a realiza aceasta se fac urmatoarele conexiuni:

- iesirea a a GT se conecteaza la intrarea F1 a ME- iesirea b a GT se conecteaza la intrarea L1 a ME- intrarea YB a osciloscopului se conecteaza la iesirea A a ME- intrarea X a osciloscopului se conecteaza la intrarea F1 a ME

Cu GI in regim de vizualizare so observa pe ecranul osciloscopului setul de caracteristici IC= f(UCE). Se trece GI in regim de masura si se masoara punct cu punct tensiunea de la iesirea A a ME cu ajutorul voltmetrului electronic, avand grija ca sa se parcurga toate cele 128 de puncte.Rezultatele se trec in tabelul 3.

Tabelul3 R2=1,6K

Treapta 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ... 16Ua [V] ...

IL1 = UY [V] ...L1 = IC = UY / R2 [mA] ...

UCE [V] ...IL1 = UY [V] ...L1 = IC = UY / R2 [mA] ...

UCE [V] ...IL1 = Uy [V] ...L1 = IC = UY / R2 [mA] ...

UCE [V] ...IL1 = UY [V] ...L1 = IC = UY / R2 [mA] ...

UCE [V] ...IL1 = UY [V] ...L1 = IC = UY / R2 [mA] ...

UCE [V] ...IL1 = UY [V] ...L1 = IC = UY / R2 [mA] ...

UCE [V] ...IL1 = UY [V] ...L1 = IC = UY / R2 [mA] ...

UCE [V] ...IL1 = UY [V] ...L1 = IC = UY / R2 [mA] ...

UCE [V] ...

Valorile pentru tensiunea Ua se masoara in felul urmator:- se conecteza VE la borna a a GT - se trece GI in regim de masura- se masoara cele 16 trepte de tensiune si se trec in tabel.Tensiunea UCE se calculeaza cu relatia:

UCE = Ua-UY-RlxIcunde RL=1K este rezistenta de limitare a curentului din GT.

Valorile pentru IL1 si pentru L1 se iau din tabelul 2.Se reprezinta grafic setul de caracteristici IC=f(UCE)=ct.

Continutul referatului

-scopul lucrarii-graficul reprezentand corelatia dintre cele doua semnale date de GT-tabelul 1 si graficul I=f(UD) pentru cele trei diode masurate-tabelul 2 si graficul =f(IL)-tabelul 3 si graficul IC=f(UCE)=ct