Universitatea POLITEHNICA din Timişoara

Facultatea de Electronică şi Telecomunicaţii

Departamentul Măsurări şi Electronică Optică

www.meo.etc.upt.ro

GENERATORUL DE IMPULSURI

Scopul lucrării

Lucrarea prezintă principiul de funcţionare la nivel de schemă bloc al unui generator de impulsuri pentru utilizări generale, precum şi modul de manipulare al unui astfel de aparat.

1. Funcţionarea la nivel de schemă bloc a unui generator de impulsuri pentru utilizări generale

Un generator de impulsuri pentru utilizări generale (de tipul TR-0361 sau PGP-5) furnizează la ieşire două categorii de impulsuri:

- impulsuri de sincronizare, de formă ascuţită sau dreptunghiulară, cu fronturi foarte abrupte, care servesc la sincronizarea exterioară a unor aparate care conlucrează cu generatorul (osciloscoape sau alte generatoare); la aceste impulsuri se poate regla doar frecvenţa;

- impulsuri dreptunghiulare de măsură, care se aplică circuitului studiat şi care au foarte mulţi parametri reglabili (frecvenţa, amplitudinea, durata impulsurilor şi a fronturilor impulsurilor, întârzierea faţă de impulsurile de sincronizare, decalajul).

Schema bloc a unui astfel de generator este prezentată în figura 1.

1

Decalaj(Offset)

BFID BI BFD

EIS

BRDF

EIM

EIM

Amplit.

Amplit.

Decalaj(Offset)

FrontDurata

Int.

Frecv.

Normal/PoartăINT/EXT

ud

ues

ueM

+

ueM

-K2 ID

IS

K1

BS BP

uid

ufd

Universitatea POLITEHNICA din Timişoara

Facultatea de Electronică şi Telecomunicaţii

Departamentul Măsurări şi Electronică Optică

www.meo.etc.upt.ro

Fig. 1. Schema bloc a unui generator de impulsuri pentru utilizări generale

Blocul de formare a impulsurilor de declanşare, BFID, generează impulsurile de declanşare ud, figura 2. Aceste impulsuri sunt necesare în interiorul aparatului, nefiind disponibile în exterior. Impulsurile de sincronizare sunt formate în etajul de ieşire al impulsurilor de sincronizare, EIS, şi în general nu diferă ca formă de cele de declanşare, având o întărziere nulă faţă de acestea. În varianta în care au formă dreptunghiulară, impulsurile de sincronizare au un factor de umplere fix, egal cu 1/2.

Impulsurile de declanşare se aplică apoi blocului de întârziere BI, unde sunt întârziate cu o întârziere reglabilă, notată , figura 2.

Impulsurile întârziate uid se aplică la intrarea blocului de formare în durată BFD care furnizează impulsuri dreptunghiulare ufd cu o anumită durată reglabilă, notată ti, figura 2.

Blocul de reglare a duratei fronturilor, BRDF permite modificarea separată a duratei fronturilor crescător şi, respectiv, descrescător.

Cele două etaje de ieşire ale impulsurilor dreptunghiulare de măsură EIM, formează impulsuri dreptunghiulare pozitive (identice ca formă cu ufd) şi negative şi permit reglarea separată a amplitudinii şi, respectiv, a decalajului (offsetului) faţă de nivelul de 0.

Fig. 2. Forme de undă ale impulsurilor

2

t

t

t

t

T

T

T

ti

ud

uid

uf

d

ufd

d

Universitatea POLITEHNICA din Timişoara

Facultatea de Electronică şi Telecomunicaţii

Departamentul Măsurări şi Electronică Optică

www.meo.etc.upt.ro

După modul de stabilire a frecvenţei impulsurilor de declanşare ud, generatorul de impulsuri are două regimuri:

-INTERN, în care frecvenţa de repetiţie se poate stabili prin intermediul reglajului aferent din cadrul blocului BFID.

-EXTERN, în care frecvenţa este impusă din exterior, în două moduria) este identică cu frecvenţa unui semnal aplicat din exterior

bornei BS

b) la fiecare apăsare a butonului K1 se generează un impuls de declanşare, acest regim se mai numeşte “manual” sau “impulsuri singulare”.

După numărul de impulsuri dreptunghiulare de măsură care apar într-o perioadă, generatorul de impulsuri poate funcţiona în regim de impulsuri simple, când în fiecare perioadă se generează un impuls, respectiv în regim de impulsuri duble, când în fiecare perioadă se generează două impulsuri. Comutatorul K2 din schema bloc, cu poziţiile IS şi ID permite alegerea unuia din cele două regimuri. În poziţia ID, blocul de formare în durată BFD este declanşat de două ori: o dată de impulsul neîntârziat ud care ocoleşte blocul BI şi a doua oară de impulsul întârziat u id. În acest fel, se obţin două impulsuri într-o perioadă, semnalul ufdd, fig. 2.

Regimul în care blocul BFID generează continuu impulsuri de declanşare ud se numeşte regimul “NORMAL”. În regimul “POARTĂ” (GATED), se poate bloca generarea acestor impulsuri, cu un semnal de comandă aplicat bornei BP. Generatorul furnizează impulsuri cât timp tensiunea aplicată bornei respective depăşeşte o valoare de prag caracteristică generatorului.

2. Partea practică

Generatorul de impulsuri pentru utilizări generale nu funcţionează corect pentru orice combinaţie a parametrilor frecvenţă, durata impulsurilor, durata fronturilor şi întârziere. În acest sens trebuie respectate următoarele restricţii: durata impulsurilor trebuie să fie mai mică decât perioada corespunzătoare frecvenţei selectate, de asemenea întârzierea trebuie să fie mai mică decât perioada, iar duratele fronturilor impulsurilor să fie mai mici decât durata impulsului. Toate reglajele se pot face brut (în trepte) sau fin. În general, se recomandă să nu se treacă la o altă treaptă decât după ce s-a făcut reglajul fin în cadrul unei trepte, pentru a se vedea efectul produs asupra semnalului generat.

2.1 Se utilizează generatorul în regim de impulsuri simple, declanşat intern (acela în care frecvenţa se poate stabili de la comutatorul aferent). Comutatoarele se poziţionează respectând restricţiile prezentate anterior. Astfel, întârzierea şi durata fronturilor se pun la minim. Frecvenţa se stabileşte în gama 1-10 kHz, iar durata impulsurilor mai mică decât perioada, de exemplu în gama 3-10 s. În aceste condiţii se vizualizează pe osciloscop

3

Universitatea POLITEHNICA din Timişoara

Facultatea de Electronică şi Telecomunicaţii

Departamentul Măsurări şi Electronică Optică

www.meo.etc.upt.ro

ieşirea de impulsuri dreptunghiulare pozitive. Apoi se modifică frecvenţa impulsurilor de la minim la maxim, brut, iar în cadrul fiecărei game se face şi reglajul fin, urmărind pe osciloscop efectul obţinut. Atenţie: trebuie modificată simultan şi durata impulsurilor pentru a fi respectată restricţia amintită! Se modifică apoi şi ceilalţi parametri. Vizualizaţi şi impulsurile de sincronizare.

2.2 De ce, la modificarea duratei impulsurilor, imaginea de pe osciloscop se deplasează pe verticală, dacă comutatorul AC-DC al osciloscopului este în poziţia AC?

2.3 Se creşte progresiv întârzierea, începând de la valoarea minimă, în trepte, în cadrul fiecărei trepte făcându-se reglajul fin. Osciloscopul se utilizează mai întâi în regimul sincronizat interior, iar apoi în regimul exterior, cu impulsurile de sincronizare furnizate de generator. În care din cele două regimuri ale osciloscopului se poate evidenţia corect reglajul de întârziere? Arătaţi prin intermediul unor diagrame de timp, tensiunea bază de timp a osciloscopului în raport cu semnalul de vizualizat (impulsurile dreptunghiulare de măsură) în cele două regimuri.

2.4 Se generează impulsuri duble. Cum trebuie să fie întârzierea faţă de durata impulsurilor astfel încât să se genereze şi al doilea impuls? Utilizaţi pentru vizualizare ambele regimuri de sincronizare ale osciloscopului (interior şi exterior).

Obs: sincronizarea exterioară a osciloscopului poate fi înlocuită cu sincronizarea internă cu canalul 2, dacă acelui canal i se aplică impulsurile de sincronizare de la generator.

2.5 Se conectează generatorul de impulsuri în regimul extern (identificaţi comutatorul respectiv!), fiind apoi comandat de un semnal dreptunghiular, furnizat de un generator de joasă frecvenţă. Cum se poate modifica frecvenţa impulsurilor astfel generate?

2.6 Se generează impulsuri în regimul manual (impulsuri singulare), utilizând pentru vizualizat osciloscopul în regimul automat, respectiv normal (declanşat) al bazei de timp. Ce deosebiri apar în cele două cazuri în ce priveşte imaginea obţinută pe osciloscop? De ce? Se vizualizează în fiecare caz impulsuri simple, duble, întârziate.

2.7 Utilizând regimul “poartă” al generatorului de impulsuri, să se obţină trenuri (pachete) de impulsuri, folosind ca semnal de comandă un semnal sinusoidal. Ce se întâmplă la modificarea amplitudinii semnalului sinusoidal? Să se deseneze: semnalul furnizat de generator în regimul “NORMAL”, semnalul de comandă sinusoidal, respectiv semnalul obţinut în regimul “POARTĂ”. Determinaţi valoarea tensiunii de prag (este negativă!), care permite generarea impulsurilor ud.

2.8 Folosind două generatoare de impulsuri, conectate astfel încât un generator îl declanşează extern pe celălalt, ambele fiind în regim de impulsuri duble, să se obţină forma de undă din figura 3.

4

Universitatea POLITEHNICA din Timişoara

Facultatea de Electronică şi Telecomunicaţii

Departamentul Măsurări şi Electronică Optică

www.meo.etc.upt.ro

Fig. 3. Forma de undă pentru punctul 2.8

5

500st

u(t)270s

30s 50s 30s