lab3

M sur ri n electronic i telecomunicaii - Laborator 3 1

Lucrarea de laborator 3 Realizarea i m surarea unor circuite pe placa de test

rev. 1.1

Scop: Folosirea pl cii de test; experimente pe circuite realizate pe o plac de test. M surarea rezistoarelor cu ohmetrul. Folosirea osciloscopului pentru m surarea divizoarelor rezistive.

Breviar teoretic 1. Citirea i m surarea rezistoarelor Rezistoarele se marcheaz n clar sau n codul culorilor (fig. 1).

Figura 1: Codul culorilor pentru rezistoare;exemple cu 4 i 5 benzi colorate


Num rul de benzi este variabil, n funcie de cte cifre semnificative se marcheaz (2 sau 3): - rezistena se scrie ca MN10K sau MNP10K rezultnd 3 sau 4 benzi pentru valoare + multiplicator - tolerana este deci a 4-a sau a 5-a band ; n caz c aceasta lipse te (3 benzi n total), se consider toleran de +/-20%. Din ce cap t se ncepe citirea ? - de obicei este un spaiu mai mare ntre cifrele de valoare+multiplicator, i cea de toleran - de obicei, prima cifr este banda cea mai apropiat de un cap t - cele mai uzuale tolerane (auriu i argintiu, 5% i 10%) snt culori care nu pot fi prima cifr (nu exist valoare pt. auriu i argintiu) 2. Descrierea pl cii de test

Placa de test (fig. 2), numit solderless breadboard sau uneori protoboard permite interconectarea componentelor f r lipituri. Ea conine grupuri de g uri n care se pot introduce terminalele componentelor sau fire de leg tur . Grupuri verticale de cte 5 g uri snt interconectate n interiorul pl cii prin ni te contacte metalice. De asemenea, exist i cte 2 rnduri orizontale de g uri, mult mai lungi, plasate n partea de sus i jos, de asemenea interconectate. Un detaliu, n care placa este v zuta prin transparen , este dat n figura 2 jos (liniile drepte reprezint contactele electrice).

Figura 2: Placa de test: vedere (sus) i conexiuni interne (jos)


n figura 3 se v d clar clipsurile metalice care asigur contactele.

Figura 3: Placa de test: vizualizarea contactelor interne

Prin conectarea n acela i grup de 5 g uri, cele 2 fire snt puse n contact electric n fig. 4 snt date 2 exemple de realizare a unor circuite simple: 3 rezistene

serie, respectiv paralel. Observai c anul de pe mijlocul pl cii este un separator, grupurile de cte 5 g uri de deasupra/dedesuptul anului nefiind conectate ntre ele n caz contrar, la circuitul paralel, rezistenele ar fi fost scurt-circuitate.

Figura 4a: circuit serie Figura 4b: circuit paralel

Figura 5 : alt exemplu de conectare a 2 rezistoare n paralel - fotografie


Observaie: niciodat nu se nfig cele 2 terminale ale unei componente n 2 g uri din acela i grup de 5 g uri, ceea ce ar nsemna punerea n scurt-circuit a componentei! (vezi figura 6)

Figura 6: component conectat gre it, n scurt-circuit, i schema echivalent

Desf urarea lucr rii

1. Citirea codului culorilor i m surarea rezistoarelor Se cite te valoarea nominal (cea marcat pe corp) a rezistenelor disponibile la mas (R1 , R2 ), folosind codul culorilor sau inscripionarea (dup caz). Se cite te i tolerana. Se determin folosind ohmetrul multimetrului numeric (tasta vezi anexa C) valoarea m surat a acestora (R1m, R2m). Indicaie: dac snt mai multe exemplare din aceea i valoare, m surarea se va face pentru cte un singur exemplar, la alegere. Se calculeaz tolerana rezistenelor, care este modulul erorii relative, exprimat n procente:

[%]100-

=R

RRme

Se compar dac tolerana obinut este mai mic sau egal cu cea specificat prin marcare, n caz contrar, este probabil c s-a m surat gre it. Nu atingei cu mna terminalele/partea metalic a crocodililor n timpul m sur torii!

2. Studiul conexiunilor de pe placa de test Pentru familiarizarea cu placa de test, se procedeaz astfel:

cei 2 crocodili ai multimetrului numeric se conecteaz la 2 borne ale pl cii de test, ca n figura 7. Multimetrul se pune pe modul continuitate (folosind butonul 15 - Anexa C). Cele 2 fire deja conectate la uruburi ntr-un cap t, i desizolate la cel lalt, se folosesc pentru testele care urmeaz :


Figura 7: conectarea crocodililor la placa de test

se ating ntre ele firele. Multimetrul trebuie s emit un semnal sonor, indicnd

c rezistena ntre bornele de test e foarte mic (continuitate).

Figura 8: explorarea conexiunilor interne ale pl cii de test (pe desen, o linie care

une te mai multe g uri semnific interconectarea acestora pe spatele pl cii).

se exploreaz modul n care snt interconectate n interior g urile pl cii de test (verificnd corespondena cu figura 8): se introduc cele 2 fire, dup dorin , n oricare 2 g uri, i pe baza semnalului sonor se verific dac exist conexiune sau nu. Se vor ncerca:

o g uri dintr-un grup de 5 aflate n zona central a pl cii, pe una din p rile anului izolator care mparte placa n dou , de exemplu A5 cu C5 pe figura 8 trebuie s sune;

o g uri de-o parte i de alta a anului, de ex. A5 cu F5 nu trebuie s sune; o g uri care nu fac parte din acela i grup de 5 g uri, de exemplu A5 cu B6

nu trebuie s sune; o g uri din liniile orizontale de pe marginile de sus/jos ale pl cii trebuie

s sune, atta vreme ct nu dep im jum tatea pl cii;

an izolator


o g uri din jum t i diferite ale pl cii, din aceea i linie orizontal nu trebuie s sune (obs: pe fig. 7 este desenat doar o parte din plac , pn la coloana 30)

o g uri de pe 2 linii orizontale diferite, din cele 2 de sus i/sau cele 2 de jos nu trebuie s sune.

n dreptul c rui num r al coloanei snt ntrerupte cele 2 iruri orizontale lungi de sus i de jos ? (ATEN IE: ntreruperea exist numai la pl cile lungi, la care lungimea este mult mai mare dect l imea)

3. Realizarea unor circuite date pe placa de test Pentru fiecare din circuitele din figura 9:

circuitul 1 circuitul 2 circuitul 3 circuitul 4

Figura 9: circuite de realizat pe placa de test

- calculai rezistena echivalent ntre bornele A i B, n funcie de valoarea nominal a rezistenelor din schem . (Valorile nominale ale R1 i R2 snt scrise pe tabl , n funcie de num rul echipei). - realizai schema pe placa de test i desenai modul de realizare pe fi (OBS: evident, modul de realizare nu e unic); se vor scrie valorile rezistenelor lng acestea! - m surai rezistena ntre bornele A i B, folosind ohmetrul multimetrului numeric. Se vor p stra crocodilii multimetrului conectai la cele 2 borne cu urub, iar firele respective se vor introduce n g urile corespunz toare A i B pe schema realizat practic. Indicaie: nu se cere calculul erorii relative, dar, dac valoarea m surat difer cu mai mult de cteva procente de cea calculat , sigur este o gre eal fie la calcul, fie la realizarea circuitului; se va c uta i elimina gre eala ! 4. Proiectarea i realizarea unor circuite rezistive pe placa de test Se vor proiecta scheme formate din rezistoare astfel: - pentru fiecare din valorile din tabelul 1 (valorile scrise pe tabl , n funcie de num rul mesei), proiectai o schem folosind rezistenele de valori R1, R2 disponibile


(n mai multe exemplare; alegei cte i de ce valoare v trebuie, pentru fiecare caz n parte) care s aib rezistena echivalent RAB respectiv ; desenai schema pe fi . - realizai schema pe placa de test, desenai modul de realizare pe fi (inclusiv alegerea punctelor A i B i valorile rezistenelor). - m surai valoarea RAB obinut , pentru a confirma corectitudinea calculului i a realiz rii schemei.

circuit RAB [K ] 1 2 3

Tabelul 1 5. Realizarea i m surarea divizoarelor rezistive

Figura 10a Figura 10b

divizoare rezistive din 2/3 rezistene Schemele din figura 10 se numesc divizoare rezistive ntruct permit divizarea tensiunilor (reducerea acestora) folosind rezistene. n figura 10a, dac not m U1,2 respectiv ca fiind tensiunile pe R1,2:

21

2

21

2

RRR

UUU

UU

A

B

+=

+=

Prin urmare, raportul de divizare se poate determina fie m surnd rezistenele, fie tensiunile. OBS: Un circuit cu 2 borne de intrare i 2 de ie ire se nume te, n general, diport. Pentru orice diport, raportul UB/UA (ie ire/intrare) se nume te, n general, funcie de transfer. a) m surarea divizorului 10a - se calculeaz raportul de divizare R2/(R1+R2) pe baza valorilor R1, R2 disponibile la mas (acelea i ca la punctul precedent) - se realizeaz divizorul din fig. 10a pe placa de test; la borna A se conecteaz generatorul de semnal, la borna B canalul 1 al osciloscopului. Se recomand pentru punctele A i B folosirea bornelor cu urub V1, V2 i mas de pe plac (fig. 7), masa fiind comun - crocodilii negri de la ambele aparate se leag la borna de mas .


- Setai la generator forma de und sinusoidal , f=1KHz, amplitudinea (valoarea de vrf) de intrare UA= 4V, f r component continu . Setai la osciloscop Cy a.. imaginea s ocupe tot ecranul pe vertical , iar Cx pentru a avea 5 perioade pe ecran. - se m soar cu osciloscopul amplitudinile tensiunilor UA i UB, corespunz toare intr rii i ie irii. - se calculeaz raportul UB / UA i se compar cu R2/(R1+R2). b) m surarea divizorului 10b Pentru schema din figura 10b dorim s m sur m raportul

321

2

321

22

RRRR

UUUU

UU

A ++=

++=

Calculul i principiul snt similare, dar tensiunea U2 nu este fa de mas ca pn acum, ci tensiunea dintre 2 puncte oarecare (B i C), niciunul dintre ele nefiind mas :

U2 = UB U C = UB U 3 Osciloscopul nu permite m surarea direct dect a tensiunii de pe un terminal, la care se conecteaz crocodilul rou; crocodilul negru trebuie conectat la mas , deci implicit orice tensiune va fi fa de mas . Aadar, nu vom m sura direct U2 , ci UB i UC , i vom face diferena (m surarea unei tensiuni ntre 2 puncte oarecare, niciunul de mas , se nume te i m surare diferenial ). OBS: acest lucru este necesar la orice aparat care are mufe de intrare de tip BNC (forma de muf de la osciloscop i generator), ntruct borna exterioar metalic a acestor mufe este deja conectat intern la mas i la mp mntarea aparatului. Aparatele care au intrare diferenial nu folosesc, de obicei, acest tip de mufe vezi ca exemplu voltmetrul numeric de pe mas ! Se procedeaz astfel: - se calculeaz raportul R2/(R1+R2+R3) pe baza valorilor disponibile; pentru R3 se va alege tot valoarea R2 - se realizeaz circuitul pe placa de test; - se conecteaz generatorul ca pn acum, ntre borna A i mas , l snd amplitudinea UA de la generator i Cy neschimbate; - se conecteaz cele dou canale CH1 i CH2 ale osciloscopului la bornele B i C, respectiv (crocodilii negri la mas , mpreun cu generatorul). Cum placa de test nu are destule borne cu urub, una din tensiuni va fi m surat prin conectarea direct a crocodilului la un fir i apoi la plac . - se seteaz afiarea semnalului diferen CH1-CH2 = UB-UC = U2 pe oscilocop folosind MATH MENU Operation - . Poate fi necesar ajustarea reglajelor de poziie pe vertical a CH1, CH2 pentru a vizualiza aceast imagine n mod integral (s nu ias din ecran anumite p ri din imagine). Pentru o citire mai clar , putei stinge imaginea CH1 i CH2, prin ap s ri repetate ale butoanelor CH1,CH2, a.. s r mn doar MATH afiat. Dac imaginea se desincronizeaz , ap sai SET TO 50%. Semnalul diferen este afiat cu o s geat marcat M (Math) n dreptul nivelului s u de zero (la stnga), pentru identificare. Se m soar amplitudinea acestui semnal. - se calculeaz raportul U2 / UA i se compar cu R2/(R1+R2+R3). - se opre te afiarea MATH MENU


6. M surarea rezistenei de intrare n osciloscop aplica ie a divizorului Osciloscopul nu are impedan de intrare infinit , ci o rezisten echivalent de intrare Ri (de valoare mare). Pentru a m sura Ri, se folose te un divizor rezistiv ca n figura 11:

Figura 11: m surarea Ri folosind un divizor rezistiv

Pe fig. 11, rezistena R1 este rezistena de valoare mare (peste 400K ) disponibil la mas . Rezistena Ri este echivalent , se afl n interiorul osciloscopului, nu este un rezistor fizic existent la mas . Datorit diviz rii semnalului de la generator UA pe R1 i Ri, semnalul citit pe osciloscop va fi:

11 RRR

UURR

RUU

i

iAB

i

i

A

B

+=

+=

M surarea se face astfel: - se m soar cu ohmetrul din multimetrul numeric rezistena R1 - se conecteaz osciloscopul la generator n mod direct i se regleaz n mod obinuit, urm rind pe osciloscop, amplitudinea UA a generatorului la 4V; setai Cy a.. imaginea s ocupe tot ecranul, pe vertical . - Nu se mai folose te placa de test; se nseriaz rezistena R1 ntre cei 2 crocodili ro ii ai generatorului i osciloscopului (crocodilii negri se conecteaz direct ntre ei). n acest moment avem schema din figura 11, osciloscopul v znd tensiunea UB, redus fa de tensiunea aplicat UA datorit efectului divizorului. Observaie: situaia clasic de conectare a osciloscopului la generator de pn acum, f r R1 intercalat, era echivalent cu o valoare R1=0. n acest caz, raportul de divizare devine 1, deci se vede pe osciloscop exact aceea i tensiune ca cea aplicat de la generator. - se m soar UB ca fiind amplitudinea tensiunii citite acum pe ecran. - se calculeaz Ri din formula divizorului de mai sus. ntreb ri preg titoare pentru laborator 1. Pentru divizorul din figur , se dau: R1=1K, R2=2K, R3=3K, R4=4K. a) S se calculeze raportul U3/UA b) S se calculeze raportul U3/U4 2. Definii valoarea nominal a unui rezistor. 3. S se explice ce nseamn m surare diferenial i s se dea un exemplu n care este util .

M sur ri n electronic i telecomunicaii - Laborator 3 10 4. tiindu-se valorile (n K ) ale rezistenelor din circuitul din figur , realizat pe o plac de test, s se calculeze rezistena dintre punctele A i B. 5. Se conecteaz terminalele unei rezistene de valoare R la 2 g uri din acela i grup vertical de 5 g uri ale unei pl ci de test. Ce valoare va avea rezistena, dac se m soar cu un ohmetru, n circuitul respectiv? 6. Ce fel de m sur toare nu permite de obicei un aparat prev zut cu borne de intrare cu mufe BNC? 7. Tensiunea ntre punctele A i B de pe figur este UAB=10V. Ct este tensiunea pe R1 n cele dou cazuri ? 8. Explicai ce s-ar ntmpla dac rezistena de intrare n osciloscop ar fi infinit ; ct ar fi raportul ntre amplitudinea m surat pe ecran i amplitudinea semnalului de la generator? 9. Definii tolerana unei rezistene (formula de calcul). Cum este marcat aceasta pe corpul unui rezistor? 10. Se face montajul (divizor) pentru determinarea rezistenei de intrare n osciloscop. a) Se folose te o rezisten R1=1000K . Amplitudinea m surat pe ecran este jum tate din cea aplicat de la generator. Calculai Ri . b) Se folose te o valoare R1=Ri/5. Amplitudinea semnalului aplicat de la generator de 10V. Determinai valoarea amplitudinii afiate pe ecranul osciloscopului. 11. Se dispune de rezistene de valoare R1=5K i R1=2K . Proiectai i desenai o schem format din R1 i R2 (n orice cantitate dorii) care s aib rezistena echivalent : a)RAB=4.5 K b)RAB=11 K 12. Definii funcia de transfer a unui diport. Ct este funcia de transfer a diportului din figur ?

13. Calculai rezistena echivalent (AB, respectiv CD) a montajelor din figur . Indicaie: RAB= , RCD=0

lab3

Documents

Transcript of lab3