Takođe, drage kolege vreme je za još jedan deo šeme. Danas će to biti preklopnik opsega i kapacitivni množač.
Za kondenzatore koji definišu frekventni opseg najbolje je izabrati WIMA poliester sa tolerancijom 2,5%, i radnim naponom 63-100V. Ovi kondenzatori nisu skupi, i mogu se kupiti gotovo svuda. Uz jedan koliko toliko pristojan RLC metar je moguće naći one koji se tačno odnose 1: 10 :100, te će i tačnost podešavanja po opsezima biti dobra.
Ovaj mali generator funkcije koristi četiri kondenzatora za šest frekventnih opsega. Za visoki opseg do 5, 50 i 500kHz koristi kondenzatore od 10nF, 1nF i 100pF, respektivno. Za niski opseg do 5, 50 i 500Hz, koristi kondenzator od 10nF, vezan u kolo kapacitivnog množača tako da mu je ekvivalentni kapacitet zapravo 10uF, 1uF odnosno 100nF. Na ovaj način sam izbegao kupovinu skupih preciznih blokova velikih vrednosti kapaciteta.
Za izbor frekventnog opsega se koristi preklopnik 2x3 položaja i jedan prekidač 2x2 položaja. Preklopnikom birate 5, 50 ili 500Hz, a prekidačem da li će ta skala biti x1 ili x1000. Na ovaj način sam uštedeo na kupovini preklopnika 4x6 položaja koji je prilično skupa stvar. Svakako za nekoga ko bude pravio ovaj generator, a ima 4x6 položaja preklopnik ili odluči da ga kupi, nacrtaću odgovarajuću šemu na zahtev.
Manje više deo oko preklopnika ne treba objašnjavati, ono što je zanimljivo jeste objasniti način na koji radi kapacitivni množač koji sam ovde primenio.
Kapacitivni množač koristi dve četvrtine TL084, od kojih prva radi kao (invertujući) transimpedansni pojačavač, a druga kao (invertujući) integrator.
Transimpedansni pojačavač (na šemi 2/4 TL084), je ništa drugo do naprava koja struju na svom ulazu pretvara u odgovarajući napon na svom izlazu, primenom jednog otpornika u negativnoj povratnoj vezi. Kako operacioni pojačavač u NFB teži da izjednači napone na svojim ulazima, moguće je relativno lako analizirati ponašanje ovog kola. Pretpostavimo da na invertujući ulaz ovog op-ampa dovedemo strujni izvor od 100uA. Kako mu je neinvertujući ulaz na masi, to će op amp, u cilju izjednačavanja svojih ulaza morati na svom izlazu da proizvede takav napon, da kroz otpornik u NFB grani proteče struja iste jačine, ali suprotnog smera od one koja se dovodi na invertujući ulaz. Dakle u slučaju da na ulaz dovodite +100uA, obzirom da je vrednost otpora u NFB 1k, to će izlazni napon iz transimpedansnog pojačavača biti -(100uA*1k) odnosno -0,1V.
Ovaj napon je dakle srazmeran struji koju daju strujni izvor (odnosno ponor) sa šeme koju sam dao juče, i to sa koeficijentom srazmere -1V/mA. Dobijeni napon se preko preklopnika vodi na željeni ulaz integratora. Na neinvertujući ulaz transimpedansnog pojačavača dovodi se klizač trimer potenciometra od 10k, čime je zapravo uvedena mogućnost podešavanja offseta celog kapacitivnog množača. Podesiti ofset na tačno 0mV je kod ovog kola veoma važno obzirom da će i mali offset na integratoru praviti veliku promenu za dato vreme, te će se pojaviti asimetrija trougla na niskofrekventnim područjima.
Drugi deo ovog kola je integrator. Integrator se sastoji od tri komponente, otpornika (čiju vrednost na šemi biramo preklopnikom i ona može biti 10k, 100k ili 1M) kondenzatora u NFB grani op-ampa, i samog operacionog pojačavača na šemi obeleženog kao 3/4 TL084. Kao što je već bilo reči o težnji op-ampa da izjednači napone na svojim ulazima, to se na isti način može analizirati i dejstvo integratora. Pretpostavimo da je u momentu t=0 kondenzator prazan odnosno napon na njegovim krajevima je 0V, i da na otpornik koji ide na invertujući ulaz dovedemo neki pozitivan napon U. Tada će kroz otpornik poteći struja I=U/R. U pokušaju da ponovo izjednači napone na svojim ulazima op-amp će tu struju pokušati da kompenzuje (slično kao u transimpedansnom pojačavaču) tako što će početi da spušta napon na svom izlazu. Na taj način će povećavanjem razlike napona na krajevima kondenzatora op amp efektivno menjati količinu naelektrisanja u kondenzatoru sa vremenom, što je ništa drugo do struja. Op amp će menjati napon na svom izlazu tom brzinom da se promenom naelektrisanja u kondenzatoru ostvari tolika struja da poništi dejstvo struje I koja teče kroz otpornik R. Iz ovog opisa rada možemo dati i jednačinu rada integratora koja će glasiti: U=-1/RC puta integral od 0 do t od Uin dt.
Ako je dakle napon na ulazu u integrator konstantan, to će se na izlazu iz generatora dobiti linearna rampa suprotnog polariteta od napona na ulazu i nagiba 1/RC, gde je C kapacitet kondenzatora u NFB, a R otpornik na ulazu u integrator.
Ako pogledamo kolo u celosti, princip rada je vrlo jednostavan. Konstantna struja se pretvara u konstantni napon primenom transimpedansnog pojačavača koji zatim kroz jedan od tri otpornika deluje na integrator. Ovo je ekvivalentno tome kao da ste početnom konstantnom strujom pokušali da punite kondenzator kapaciteta koji je dat kao 10nF*(izabrani otpornik na preklopniku/otpornik u NFB transimpedansnog pojačavača). Kako su otpornici u preklopniku 10k, 100k i 1M, a otpornik u NFB transimpedansnog pojačavača 1k, to će dejstvo ovog dela kola biti ekvivalentno kao da je na izvor konstantne struje priključen kondenzator od 100nF, 1uF ili 10uF.
Podešavanje kola:
1. Prebaciti preklopnik područja u 500Hz položaj.
2. Prebaciti preklopnik množača u x1 položaj.
3. Potenciometar za podešavanje frekvencije okrenuti skroz ulevo, tako da napon na njegovom klizaču bude nula.
4. Na izlaz buffera povezati osciloskop, sa vremenskom bazom postavljenom na 50ms/div, i vertikalnim pojačavačem postavljenim na 2V/div.
5. Na ekranu treba da se pojavi trougao periode približno 200ms i napona 10Vpp.
6. Trimer potenciometrom od 10k pažljivo podesiti rad množača kapaciteta tako da trougao bude simetričan (50%).
7. Podešavanje je moguće vršiti i posmatranjem četvrtke na izlazu histerezisnog komparatora, no kod spore promene signala se pokazalo da je optički teško oceniti tačnih 50% kad je četvrtka u pitanju, dok metoda podešavanja 50% prebacivanjem osciloskopa na AC spregu pa stelovanjem naponske simetrije, takođe ne može da se primeni obzirom da će zaravnjeni deo četvrtke dobiti nagib te je ocenjivanje naponske simetrije otežano.
U prilogu imate šemu množača kapaciteta sa preklopnikom područja. Što se tiče komentara, ova tema je pokrenuta upravo zbog interaktivne saradnje, te ne vidim poentu u tome da ljudi samo 'posmatraju temu' bez da iznesu svoje mišljenje o nekom delu sklopa, poboljšanju, komentarima, nejasnoćama, ako mišljenje na tu temu imaju...
Za kondenzatore koji definišu frekventni opseg najbolje je izabrati WIMA poliester sa tolerancijom 2,5%, i radnim naponom 63-100V. Ovi kondenzatori nisu skupi, i mogu se kupiti gotovo svuda. Uz jedan koliko toliko pristojan RLC metar je moguće naći one koji se tačno odnose 1: 10 :100, te će i tačnost podešavanja po opsezima biti dobra.
Ovaj mali generator funkcije koristi četiri kondenzatora za šest frekventnih opsega. Za visoki opseg do 5, 50 i 500kHz koristi kondenzatore od 10nF, 1nF i 100pF, respektivno. Za niski opseg do 5, 50 i 500Hz, koristi kondenzator od 10nF, vezan u kolo kapacitivnog množača tako da mu je ekvivalentni kapacitet zapravo 10uF, 1uF odnosno 100nF. Na ovaj način sam izbegao kupovinu skupih preciznih blokova velikih vrednosti kapaciteta.
Za izbor frekventnog opsega se koristi preklopnik 2x3 položaja i jedan prekidač 2x2 položaja. Preklopnikom birate 5, 50 ili 500Hz, a prekidačem da li će ta skala biti x1 ili x1000. Na ovaj način sam uštedeo na kupovini preklopnika 4x6 položaja koji je prilično skupa stvar. Svakako za nekoga ko bude pravio ovaj generator, a ima 4x6 položaja preklopnik ili odluči da ga kupi, nacrtaću odgovarajuću šemu na zahtev.
Manje više deo oko preklopnika ne treba objašnjavati, ono što je zanimljivo jeste objasniti način na koji radi kapacitivni množač koji sam ovde primenio.
Kapacitivni množač koristi dve četvrtine TL084, od kojih prva radi kao (invertujući) transimpedansni pojačavač, a druga kao (invertujući) integrator.
Transimpedansni pojačavač (na šemi 2/4 TL084), je ništa drugo do naprava koja struju na svom ulazu pretvara u odgovarajući napon na svom izlazu, primenom jednog otpornika u negativnoj povratnoj vezi. Kako operacioni pojačavač u NFB teži da izjednači napone na svojim ulazima, moguće je relativno lako analizirati ponašanje ovog kola. Pretpostavimo da na invertujući ulaz ovog op-ampa dovedemo strujni izvor od 100uA. Kako mu je neinvertujući ulaz na masi, to će op amp, u cilju izjednačavanja svojih ulaza morati na svom izlazu da proizvede takav napon, da kroz otpornik u NFB grani proteče struja iste jačine, ali suprotnog smera od one koja se dovodi na invertujući ulaz. Dakle u slučaju da na ulaz dovodite +100uA, obzirom da je vrednost otpora u NFB 1k, to će izlazni napon iz transimpedansnog pojačavača biti -(100uA*1k) odnosno -0,1V.
Ovaj napon je dakle srazmeran struji koju daju strujni izvor (odnosno ponor) sa šeme koju sam dao juče, i to sa koeficijentom srazmere -1V/mA. Dobijeni napon se preko preklopnika vodi na željeni ulaz integratora. Na neinvertujući ulaz transimpedansnog pojačavača dovodi se klizač trimer potenciometra od 10k, čime je zapravo uvedena mogućnost podešavanja offseta celog kapacitivnog množača. Podesiti ofset na tačno 0mV je kod ovog kola veoma važno obzirom da će i mali offset na integratoru praviti veliku promenu za dato vreme, te će se pojaviti asimetrija trougla na niskofrekventnim područjima.
Drugi deo ovog kola je integrator. Integrator se sastoji od tri komponente, otpornika (čiju vrednost na šemi biramo preklopnikom i ona može biti 10k, 100k ili 1M) kondenzatora u NFB grani op-ampa, i samog operacionog pojačavača na šemi obeleženog kao 3/4 TL084. Kao što je već bilo reči o težnji op-ampa da izjednači napone na svojim ulazima, to se na isti način može analizirati i dejstvo integratora. Pretpostavimo da je u momentu t=0 kondenzator prazan odnosno napon na njegovim krajevima je 0V, i da na otpornik koji ide na invertujući ulaz dovedemo neki pozitivan napon U. Tada će kroz otpornik poteći struja I=U/R. U pokušaju da ponovo izjednači napone na svojim ulazima op-amp će tu struju pokušati da kompenzuje (slično kao u transimpedansnom pojačavaču) tako što će početi da spušta napon na svom izlazu. Na taj način će povećavanjem razlike napona na krajevima kondenzatora op amp efektivno menjati količinu naelektrisanja u kondenzatoru sa vremenom, što je ništa drugo do struja. Op amp će menjati napon na svom izlazu tom brzinom da se promenom naelektrisanja u kondenzatoru ostvari tolika struja da poništi dejstvo struje I koja teče kroz otpornik R. Iz ovog opisa rada možemo dati i jednačinu rada integratora koja će glasiti: U=-1/RC puta integral od 0 do t od Uin dt.
Ako je dakle napon na ulazu u integrator konstantan, to će se na izlazu iz generatora dobiti linearna rampa suprotnog polariteta od napona na ulazu i nagiba 1/RC, gde je C kapacitet kondenzatora u NFB, a R otpornik na ulazu u integrator.
Ako pogledamo kolo u celosti, princip rada je vrlo jednostavan. Konstantna struja se pretvara u konstantni napon primenom transimpedansnog pojačavača koji zatim kroz jedan od tri otpornika deluje na integrator. Ovo je ekvivalentno tome kao da ste početnom konstantnom strujom pokušali da punite kondenzator kapaciteta koji je dat kao 10nF*(izabrani otpornik na preklopniku/otpornik u NFB transimpedansnog pojačavača). Kako su otpornici u preklopniku 10k, 100k i 1M, a otpornik u NFB transimpedansnog pojačavača 1k, to će dejstvo ovog dela kola biti ekvivalentno kao da je na izvor konstantne struje priključen kondenzator od 100nF, 1uF ili 10uF.
Podešavanje kola:
1. Prebaciti preklopnik područja u 500Hz položaj.
2. Prebaciti preklopnik množača u x1 položaj.
3. Potenciometar za podešavanje frekvencije okrenuti skroz ulevo, tako da napon na njegovom klizaču bude nula.
4. Na izlaz buffera povezati osciloskop, sa vremenskom bazom postavljenom na 50ms/div, i vertikalnim pojačavačem postavljenim na 2V/div.
5. Na ekranu treba da se pojavi trougao periode približno 200ms i napona 10Vpp.
6. Trimer potenciometrom od 10k pažljivo podesiti rad množača kapaciteta tako da trougao bude simetričan (50%).
7. Podešavanje je moguće vršiti i posmatranjem četvrtke na izlazu histerezisnog komparatora, no kod spore promene signala se pokazalo da je optički teško oceniti tačnih 50% kad je četvrtka u pitanju, dok metoda podešavanja 50% prebacivanjem osciloskopa na AC spregu pa stelovanjem naponske simetrije, takođe ne može da se primeni obzirom da će zaravnjeni deo četvrtke dobiti nagib te je ocenjivanje naponske simetrije otežano.
U prilogu imate šemu množača kapaciteta sa preklopnikom područja. Što se tiče komentara, ova tema je pokrenuta upravo zbog interaktivne saradnje, te ne vidim poentu u tome da ljudi samo 'posmatraju temu' bez da iznesu svoje mišljenje o nekom delu sklopa, poboljšanju, komentarima, nejasnoćama, ako mišljenje na tu temu imaju...