proiect alex multimetrufinal !!!!!!!!!!
TRANSCRIPT
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
CUPRINS
1. INTRODUCERE .......................................................................................................... 2
1.1. Noţiuni generale despre multimetre ............................................................. 3
1.1.1. Multimetre…………………………………………………………….... 3
1.1.2. Măsurarea tensiunii continuue................................................................. 4
1.1.3. Convertorul analog-numeric cu comparaţie…………….....………….....4
1.2. Măsurarea tensiunilor alternative ........................................................................ 13
1.3. Măsurarea rezistenţelor............................................................................................ 13
1.4. Măsurarea curenţilor continui şi altenativi.................................................... 14
1.5. Multimetru digital……………………………………………………………....….. 14
2. UTILIZAREA AMPLIFICATOARELOR OPERAŢIONALE ÎN
REALIZAREA MULTIMETRELOR....................................................................... 16
2.1. Noţiuni generale despre amplificatoare operaţionale.................................. 16
2.2. Simbolul şi terminalele unui amplificator operaţional…………….…….. 17
2.3. Modelul de circuit..................................................................................................... 18
2.4. Conceptul de amplificator operaţional şi consecinţele acestui concept...
………………….…………...…… 20
2.5. Aplicaţii ale amplificatoarelor operaţionale……………………......….......... 22
2.5.1. Conceptul general de reacţie....................................................................23
2.5.2. Configuraţii de bază realizate cu AO...................................................... 26
2.6. Circuite de sumare .................................................................................................... 32
2.7. Cirucite de scădere.................................................................................................... 37
3. MULTIMETRU NUMERIC REALIZAT CU CI C520…............................. 43
3.1 Schema bloc.................................................................................................................. 43
3.2 Interfaţa analogică pentru voltmetru............................................................. 47
3.3 Interfaţa analogică pentru ohmetru................................................................ 48
3.4 Interfaţa analogică Ud pentru determinarea căderii de tensiune în sens direct pe diode
semiconductoare (şi diode Zener de până la 9,1 V)............ 48
3.5 Interfaţa analogică pentru măsurarea temperaturii….…………………... 49
1
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
4.PROIECTAREA BLOCURILOR COMPONENETE..................................... 51
4.1 Interfaţa analogică de voltmetru........................................................................... 51
4.2 Interfaţa analogică pentru ohmetru...................................................................... 53
4.3 Interfaţa analogică pentru măsurarea diodelor................................................ 54
4.4 Interfaţa analogică pentru măsurarea temperaturii........................................ 56
4.5 Circuitul de alimentare............................................................................................. 59
4.6 Redresorul cu filtre capacitive pentru stabilizare.......................................... 60
5. PROIECTAREA SISTEMULUI DIGITAL....................................................... 65
5.1 Proiectarea intrării analogice în sistemul digital........................................... 68
5.2 Proiectarea interfeței afișajului cu 7 segmente............................................... 71
5.3 Generarea firmware-ului.......................................................................................... 74
5.3.1 Funcţia Main................................................................................................ 74
5.3.2 Citirea valorii analogice............................................................................. 74
5.3.3 Convertirea valorii tensiunii citite în cifre.................................................... 75
5.3.4 Afișarea valorii tensiuni pe afișajul cu 7 segmente..................................... 75
5.3.5 Funcţiile de afişare a cifrelor........................................................................ 78
6. ANEXE............................................................................................................................. 79
7. BIBLIOGRAFIE................................................................................................................... 92
1. INTRODUCERE
2
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Multimetrele digitale sunt aparate care cuprind în structura lor mai multe aparate de
măsură cum ar fi voltmetrele de curent continuu şi curent alternativ,ohmetre şi ampermetre de
curent continuu şi curent alternativ.
Procesul de măsură constă în compararea a două mărimi fizice. Una din ele este mărimea
de măsurat, iar cea de-a doua este mărimea etalon, adică unitatea de măsură.
Măsurile electrice au atins în prezent o largă dezvoltare, având o utilizare directă nu
numai în industria electrotehnică şi electroenergetică, dar şi în procesele de productie din toate
ramurile industriale, ca verigă importantă în controlul şi comanda automată a acestor procese,
cum şi în lucrările de cercetare apartinând unor variate domenii ale ştiinţei şi tehnicii.
Lucrarea de faţă îşi propune să prezinte un multimetru digital cu toate componenetele
care alcătuiesc acest aparat de măsură, realizat cu CI specialzat C520D.
Lucrarea s-a finalizat ca un modul de laborator pe care se pot studia blocurile unui
multimetru digital :
Interfaţă analogică pentru voltmetru;
Interfaţă analogică pentru ohmetru;
Interfaţă analogică pentru măsurarea diodelor;
Interfaţă analogică pentru măsurarea temperaturii.
1.1 Noţiuni generale despre multimetre
1.1.1 Multimetre
Multimetrele se caracterizează prin posibilitatea măsurării cu acelaşi aparat, a mai multor
mărimi. Acestea sunt în majoritatea cazurilor, tensiunile şi curenţii continui şi alternativi, precum
3
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
şi rezistenţele. Unele multimetre permit de asemenea, măsurarea capacităţilor, a frecvenţelor, a
perioadelor şi a timpului.
Avantajul acestor multimetre constă în faptul că sunt mai economice şi mai versatile,
concentrând funcţiile a patru aparate diferite. Ca şi celelate aparate de măsurat, multimetrele sunt
de două tipuri :
Analogice;
Numerice
1.1.2 Măsurarea tensiunii continuue
Măsurarea tensiunii continuue se face utilizând aceleaşi principii ca şi la voltmetrele de
curent continuu.
Cele mai simple multimetre analogice, folosesc un instrument magnetoelectric asociat cu
diferite rezistenţe în serie, pentru a avea diferite domenii de sensibilitatea. Prin socierea acestui
instrument cu un amplificator de curent continuu, se obţin multimetre cu performanţe mai bune
din punct de vedere a rezistenţei de intrare şi a sensibilităţii.
Multimetrele numerice utilizează atât conversia tensiune-timp cât şi tehnica aproximării
(succesive sau în trepte) a tensiunii necunoscute.
Convertoarele analog numerice utilizate în realizarea multimetrelor numerice pot fi:
Convertoare cu comparaţie;
Convertoare cu integrare.
Din prima categorie fac parte cele cu tensiune de referinţă variabilă în trepte (în diferite
variante) şi cele cu tensiune de referinţă liniar variabilă în timp.
Din cea de-a doua categorie fac parte convertorul cu dublă pantă şi convertorul tensiune-
frecvenţă, fiecare având diferite variante.
1.1.3 Convertorul analog-numeric cu comparaţie
Principiul funcţionării convertoarelor de acest tip constă în compararea tensiunii de
măsurat cu o tensiune de referinţă, generată de convertor. Se urmăreşte egalitatea celor două
4
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
tensiunii, evaluarea numerică fie a tensiunii de referinţa (dacă aceasta variază în trepte), fie a
intervalului de timp necesar realizării egalităţii (dacă tensiunea de referinţă variază liniar în
timp). Există deci următoarele tipri de convertoare:
Convertoare cu tensiune liniar crescătoare
Funcţionarea sa se bazează pe transformarea tensiunii continue de măsurat într-un
interval de timp, mai exact într-un impuls de durată propoţională cu această tensiune. Problema
revine deci la aceea a măsurării unui interval de timp; acesta se efectuează prin numărarea
perioadelor unui semnal de frecvenţă etalon, care au loc între începutul şi sfârşitul impulsului.
Funcţionarea acestui convertor se poate urmări pe schema bloc din fig.1.1.
Fig.1.1
Convertorul cu tensiune crescătoare în trepte
Convertorul cu tensiune crescătoare în trepte este reprezentat în schema bloc din fig.1.2.
Ca şi la convertorul cu tensiune liniar crescătoare, funcţionarea sa se bazează pe compararea
5
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
tensiunii necunoscute cu o tensiune de referinţă variabilă, care de data aceasta creşte în trepte
până la egalarea celor două valori.
Fig.1.2
Convertorul cu aproximaţii succesive
Se caracterizează printr-o precizie ridicată. În principiu fig.1.3, se compune dintr-un
comparator, la intrarea căruia se aplică tensiunea analogică de măsurat, precum şi o tensiune de
referinţă, variabilă, care se obţine la ieşirea unui convertor numeric-analog. Această tensiune este
comandată de către un bloc logic de control care sesizează indicaţiile comparatorului şi
urmăreşte egalizarea celor două tensiuni de la intrarea comparatorului. Această egalizare se face
prin aproximaţii succesive, adică prin varierea în trepte a tensiunii de referinţă, începând cu
rangul cel mai semnificativ al convertorului numeric-analogic şi continuând cu rangurile imediat
inferioare.
6
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.1.3
Convertorul analog-numeric cu integrare
Principiul de bază al convertoarelor din această categorie, constă în a integra tensiunea
analogică de intrare pe un anumit interval de timp şi de a transforma valoarea medie astfel
obţinută într-o mărime numerică. Un prim avantaj care rezultă este faptul că, luându-se media
semnalului de intrare, tensiunile de zgomot suprapuse acestuia sunt atenuate, iar în unele cazuri
complet eliminate.
Convertorul cu integrare cu dublă pantă
Funcţionarea sa se poate urmări pe schema bloc din fig.1.4, iar variaţia în timp a
diferitelor tensiuni în fig.1.5.
7
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig .1.4
Fig.1.5
Iniţial, întreruptorul S1 este închis, iar S2 este deschis. Tensiunea de intrare Ux este
integrată într-un interval fix de timp, t1. Evident, panta creşterii tensiunii de ieşire a
amplificatorului şi deci nivelul la care aceasta ajunge la sfârşitul intervalului t1 depinde de Ux. În
acest interval de timp, numărătorul numără impulsurile oscilatorului, care trec prin poarta P care
a fost deschisă de semnalul de la ieşirea comparatorului, de îndată ce tensiunea de la ieşirea
integratului a depăşit potenţialul masei.
Când toate celulele numărătorului ajung pe valoarea 1, acesta marchează sfârşitul
timpului t1. Impulsul următor care soseşte de la oscilator pune toate celule pe zero, iar bistabilul
B1 trece în starea 1 ; acesta comandă deschiderea lui S1 şi inchiderea lui S2. Din acest moment, la
intrarea integratorului se aplică o tensiune de referinţă de polaritate inversă, -Uref , ceea ce face ca
tensiunea de la ieşirea integratorului să se descarce liniar spre zero.
8
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
În intervalul de timp, impulsurile de tact ale oscilatorului sunt numărate, trecând prin
circuitul poartă. Această poartă este închisă atunci când tensiunea la ieşirea integratorului devine
zero, ceea ce determină schimbarea stării la ieşirea comparatorului. Impulsurile numărate sunt
proporţionale cu timpul tx , care la rândul său depinde de nivelul de la care a pornit integrarea
inversă, nivel care depinde de Ux.
Convertorul tensiune-frecvenţă
Întrucât frecvenţa este o mărime uşor măsurabilă numeric, s-au căutat soluţii pentru
convertirea tensiunii analogice într-un semnal de frecvenţă proporţională cu aceasta.
O posibiliate în acest sens o oferă schema din fig.1.6 a) care se bazează tot pe încercarea
liniară a unui condensator.
Tensiunea de la intrare Ux este transformată într-un curent constant care este integrat de
circuitul integrator format de amplificatorul operaţional şi elementele R şi C (fig.1.6 b)).
9
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.1.6 a)
Fig.1.6 b)
Convertorul tensiune-frecvenţă şi dublă pantă
Combină tehnica conversiei tensiune-frecvenţă cu aceea a integrării cu dublă pantă în
scopul creşterii vitezei de măsurare. Funcţionarea sa se poatea urmării pe schema bloc din
fig.1.7.
10
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.1.7
În primele Ts (de obicei ) aparatul efectuează o conversie obişnuită tensiune-
frecvenţă. Semnalul de frecvenţă proportională cu Ux trece prin circuitul poartă P1 spre decadele
numărătorului.
Sfârşitul timpului T găseşte condensatorul integratorului încărcat la o anumită valoare
intermediară între 0 şi Uref , în funcţie de raportul dintre timpul T şi perioada semnalului generat
de convertor. Începe al doilea timp al măsurării caracterizat prin conversia dublă pantă.
Comutatoarele K1 şi K2 trec pe poziţia a doua, ceea ce aplică integratorului o tensiune de
referinţă Uref2 de semn contrar lui Ux ceea ce descarcă condensatorul C la zero. În acest timp prin
11
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
poarta P2 trec impulsurile oscilatorului O2 de frecvenţă stabilă, care sunt numărate şi completează
ultimile două decade ale numărătorului.
Când comparatorul C2 detectează nivelul zero la ieşirea intergratorului, poarta P2 se
închide şi măsurarea este terminată.
Convertorul tensiune-frecvenţă şi comparare
Combină tehnica comparării care are avantajul unei precizii ridicate cu aceea a conversiei
tensiune-frecvenţă care duce la o bună rejecţie a zgomotului.
Tensiunea de măsurat Ux este aplicată într-o primă poziţie (poziţia 1 a comutatorului K)
unui convertor tensiune-frecvenţă cu integrator (fig.1.8).
Fig.1.8
Impulsurile de la ieşirea acestuia sunt aplicate într-un interval de timp fix, comandat de
baza de timp unui numărător cu şase ranguri, care îşi completează astfel primele patru ranguri.
Acesta asigură o precizie de 0,3%, precizie care va fi îmbunătăţită în etapa a doua a măsurării
(comutatorul K pe poziţia 2). În această etapă, ieşirea numărătorului este aplicată unui convertor
12
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
numeric-analogic a cărui ieşire este deci egală cu tensiunea necunoscută, în limitele erorii cu care
s-a efectuat prima măsurare. Cele două tensiunuii sunt comparate de către un etaj care furnizează
la ieşire diferenţa dintre ele. Această diferenţă (±ε), este din nou aplicată convertorului tensiune-
frecvenţă, iar impulsurile de la ieşirea sa serevsc la completarea rangurilor cinci şi şase ale
numărătorului, precum şi la corectarea rangului patru dacă este cazul. Acest număr este afişat şi
constituie indicaţia aparatului.
Erorile de măsurat se datorează convertorului tensiune-frecvenţă, bazei de timp şi
convertorului numeric-analogic. Precizia se înbunătăţeşte în etapa a doua faţt de etapa întâi,
ajungând la 0,002%.
1.2 Măsurarea tensiunilor alternative
Măsurarea tensiunilor alternative se face transformând mai întâi tensiunea alternativă într-
o tensiune continuă, care se măsoară apoi printr-una din metodele descrise. Întrucât valoarea
efectivă a tensiunii alternative este cea care interesează, ar fi de dorit ca metoda de conversie
curent alternativ/curent continuu, să permită obţinerea directă a acestei valori (termocuplu sau
circuit cu caracteristică pătratică). Totuşi, datorită faptului că aceste tipuri de conversii sunt mai
scumpe, în multimetre se utilizează cu precădere detecţia de valori medii sau de vârf, ţinând
seama pentru etalonarea de scale, de valori efective, de proporţionalitatea care există în regim
sinusoidal între aceste mărimi.
În ceea ce priveşte domeniul de frecvenţe, multimetrele nu pot funcţiona la frecvenţe tot
atât de înalte ca şi voltmetrele specializate de acelaşi tip, datorită faptului că firele de conexiune
interne ale aparatului sunt mai lungi şi prezintă capacităţi parazite mai mari faţă de masă.
1.3 Măsurarea rezistenţelor
Măsurarea rezistenţelor se face în multimetre pe baza releţiei ce leagă tensiunea de
bornele rezistenţei de curentul de rezistenţă. Există deci, din acest punct de vedere, două variante
posibile: fie e aplică rezistenţei o tensiune cunoscută şi se măsoară curentul ce rezultă, fie i se
13
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
aplică un curent cunoscut şi se măsoară tensiunea ce rezultă. În ambele cazuri, scala aparatului se
poate etalona în ohmi.
În ceea ce priveşte precizia de măsurare, se deosebesc două metode: cu două şi cu patru
borne.
Multimetrele mai puţin pretenţioase utilizează aceleaşi borne, atât pentru curent cât şi
pentru tensiune. În consecinţă, măsurarea tensiunii va fi afectată de căderile de tensiune pe firele
de legătură, ceea ce va duce la erori, în special în cazul măsurării rezistenţelor mici. La acest tip
de multimetre, erorile variază între 0,3% şi 10%.
Multimetrele mai perfecţionate utilizează tehnica celor patru borne. Precizia măsurării în
acest caz este cuprinsă între 0,01% şi 1%.
Multimetrele pot măsura rezistenţe cuprinse între câţiva ohmi şi câteva sute de
megaohmi.
1.4 Măsurarea curenţilor continui şi altenativi
În multimetrele simple, de tip analogic, măsurarea curentului continuu se face cu ajutorul
aparatului magnetoelectric, asociat cu diferite şunturi.
O alta posibilitate utilizată în special în multimetrele numerice, constă în a trece curentul
prin o rezistenţă etalon şi măsurarea căderii de tensiune continuă ce rezultă.
Domeniul uzual de valori se încadrează între 200 µA şi 2 A.
Măsurarea curenţilor alternativi este mai difică, din cauza necesităţii care apare de a lucra
fără punct de masă, prin introducerea rezistenţei etalon în serie în circuit. Dacă în curent
continuu lucrul acesta era mai uşor de realizat, în curent alternativ apar dificultăţii din cauza
circuitelor de detecţie. De aceea, multimetrele simple nu au posibilitatea măsurării curentului
alternativ.
1.5 Multimetru digital
Multimetrul digital este construit în jurul unui voltmetru digital de curent continuu
(DVM-digital volt meter ).
14
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Schema bloc se prezintă în fig. 1.9:
Fig.1.9
Semnificaţia notaţiilor din figură este:
At – atenuator (alege gama de măsurare);
Ar – funcţia de "AUTO-RANGE";
Amplificator – amplificator de curent continuu cu autocalibrare AG (AUTO-GAIN);
ADC – convertor analog numeric cu dublă integrarea;
Valorile rezultate ale conversiei N sunt validate de EC si se încarcă în memorie (LD).
Din memorie: pentru afişarea tensiunii este nevoie de un decodificator DCD+afişaj ceea
ce reprezintă interfaţarea standard cu sistemele de măsură.
Când comanda DVM este un microcontroller, aparatul este programabil.
15
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
2. UTILIZAREA AMPLIFICATOARELOR OPERAŢIONALE ÎN
REALIZAREA MULTIMETRELOR
2.1 Noţiuni generale despre amplificatoare operaţionale
Amplificatorul operaţional (AO) este un amplificator electronic de curent continuu, cu
câştig mare, realizat sub formă de circuit integrat (CI), cre amplifică diferenţa tensiunilor aplicate
pe cele două intrări şi este capabil să realizeze o gamă largă de funcţii liniare, neliniare şi de
procesare de semnal.
Majoritatea amplificatoarelor operaţionale se alimenteză de la o sursă dublă de tensiune,
cu polarităţi opuse, valorile uzuale fiind de +15V şi -15V. O sursă dublă se obţine prin legarea în
serie a două surse simple S1 şi S2 (fig.2.1).
Fig.2.1 Ilustrarea modului de conectare a susrsei duble
de tensiune cu care se alimentează AO
Plusul sursei S1 devine plusul alimentării duble şi se conectează la pinul corespunzător
alimentării pozitive a amplificatorului operaţional (notat cu V+ în catalog, litera V provenind de
la cuvântul voltage - tensiune). Minusul sursei S2 devine minusul alimentării duble şi se
16
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
conectează la pinul corespunzător alimentării negative a amplificatorului operaţional (notat cu V-
în catalog). Punctul de înseriere devine referinţă de potenţial (masa montajului) şi nu este
conectat de obicei la amplificatorul operaţional propriu-zis, dar se conectează obligatoriu la
montajul realizat cu amplificator operaţional. Toate semnalele de intrare în circuitul realizat cu
amplificator operaţional au punctele de masă conectate la această referinţă de potenţial. La
ieşirea montajului, rezistenţa de sarcină se conectează între pinul de ieşire al amplificatorului
operaţional şi aceeaşi referinţă de potenţial.
Tensiunile de saturaţie reprezintă valorile maxime, pozitive sau negative ale tensiunilor
de ieşire. Tensiunile de saturaţie depind de valoarea tensiunilor de alimenatre şi au, în general,
valoarea cu aproximativ 2V mai mică decât tensiunile de alimentare.
2.2 Simbolul şi terminalele unui amplificator operaţional
Un amplificator operaţional trebuie să aibă cel puţin cinci terminale (pini), dintre care trei
de semnal si doua terminale de alimentare(fig.2.2). Unele amplificatoare operaţionale mai sunt
prevăzute cu încă două borne pentru anularea tensiunii de decalaj (offset) şi cu una sau două
borne pentru compensarea în frecvenţă.
Fig.2.2 Simbolul şi terminalele amplificatorului operaţional
17
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Uzual, pentru desenarea simplificată a circuitelor cu amplificator operaţional, conexiunile
surselor de alimentare nu se trec în scheme. Totuşi, trebuie să se reţină că, totdeauna, pentru ca
circuitele să lucreze, sursele de alimentare trebuie să fie conectate la montaj.
Terminalele de intrare sunt cele din stânga figurii şi au denumirea de intrare inversoare şi
intrare neinversoare.
Intrarea inversoare este notată cu semnul "-" iar cea neinversoare cu semnul "+". Aceste
semne nu au nici o legătură cu polaritatea tensiunilor individuale, u+ şi u-, care se pot aplica pe
aceste terminale, deoarece ambele semnale pot fi, în raport cu masa, atât pozitive cât şi negative.
Aceste semne au în schimb legătură cu relaţia de fază dintre semnalele de intrare şi cel de ieşire.
Astfel, dacă intrarea neinversoare se leagă la masă, iar pe intrarea inversoare se aplică un semnal
cu variaţie crescătoare, la ieşire se obţine un semnal cu variaţie descrescătoare.
Din acest motiv intrarea "-" se numeşte inversoare. Similar, dacă intrarea neinversoare
este conectată la masă şi se aplică un semnal cu variaţie crescătoare pe intrarea neinversoare, la
ieşire se obţine un semnal tot cu variţie crescătoare. Din această cauză intrarea "+" se numeşte
neinversoare.
Aşa cum se vede mai departe, aceste semne au legătură cu semnul câstigului în tensiune.
Terminalalul de ieşire este cel din dreapta figurii 2.2.
2.3 Modelul de circuit
Deoarece amplificatorul operaţional este un circuit complex care conţine zeci de
componente (tranzistoare, rezistoare), pentru a se putea studia montajele realizate cu
amplificatorul operaţional se înlocuieşte cu un circuit echivalent, pe care se pot aplica uşor
teoremele lui Kirchhoff.
Acest circuit care, văzut din exterior, se comportă ca şi un amplificator operaţional pe
care îl înlocuieşte, se numeşte model de circuit.
Modelul de circuit cel mai apropiat pentru un amplificator operaţional este cel de
amplificator de tensiune (fig.2.3). Conform acestui model, circuitul conectat la bornele de intrare
ale amplificatorului operaţional "vede" o rezistenţă, notată r, şi numită rezistenţă de intrare.
18
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig. 2.3 Modelul de circuit al amplificatorului
operaţional
La borna de ieşire, amplificatorul operaţional se face "cunoscut" circuitului care urmează
prin sursa de tensiune controlată în tensiune, notată cu aud şi rezistenţa internă a acesteia, r0,
numită rezistenţă de ieşire a amplificatorului operaţional.
Tensiunile evidenţiate pe modelul din fig.2.3 şi care sunt identice cu cele de la intrarea
amplificatorului operaţional au următoarele semnificaţii:
u+ – tensiunea individuală aplicată la intrarea neinversoare;
u- – tensiunea individuală aplicată la intrarea inversoare;
ud – tensiunea diferenţială de intrare, care reprezintă, prin definiţie, diferenţa
dintre semnalul aplicat pe intrarea neinversoare şi cel aplicat pe intrarea
inversoare:
2.1
u0 – tensiunea de ieşire, măsurată în raport cu potenţialul masei.
19
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Acţiunea complexă a amplificatorului operaţional rezultă din amplificarea tensiunii de
intrare diferenţiale cu un factor de amplificare foarte mare, notat cu a pe modelul de circuit din
figura 2.3. Relaţia tensiunii de ieţire în raport cu masa, este :
2.2
Amplificarea a este o amplificare în buclă deschisă şi se numeşte astfel deoarece nu s-a
conectat nici o componentă de circuit între ieşirea amplificatorului operaţional şi vreuna dintre
intrări. Ea este o amplificare utilă, numită amplificare diferenţială.
2.4 Conceptul de amplificator operaţional şi consecinţele acestui concept
Deşi amplificatorul operaţional nu există, cele reale sunt destul de apropiate de acest
concept. Pentru o aplicaţie dată, proiectantul de cirucit trebuie să selecţioneze acel amplificator
operaţional ale cărui imperfecţiuni (abateri de la idealitate) nu degradează semnificativ
performanţele ce s-ar putea obţine cu un amplificator operaţional ideal. Este de dorit ca
amplificatorul operaţional folosit într-o anumită aplicaţie să fie cât mai aproape de amplificatorul
operaţional ideal.
Se presupune că amplificatorul operaţional se caracterizează prin :
impedanţă de intrare, vazută între cele doua intrări, infinită, ;
impedanţăde ieşire, vazută între terminalul de ieşire şi masă, nulă, , deci nu
apare nici o rezistenţă în serie cu sursa dependentă de tensiune.
Un model de circuit al amplificatorului operaţional ideal este prezentat în următoarea
figură:
20
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.2.4 Modelul de circuit al amplificatorului
operaţional ideal
Concepul de amplificator operaţional ideal are următoarele consecinţe, prezentate în
ordinea presupunerilor de idealitate :
impedanţa de intrare infinită înseamnă că prin niciunul din terminalele de intrare
nu circulă curent. Atunci când la intrările amplificatorului operaţional se
conctează un anumit circuit, la aplicarea teoremelor lui Kirchhoff curenţii prin
cele două ieşiri se consideră egali cu zero ;
preuspunerea că impedanţa de ieşire este zero, implică faptul că tensiunea de
ieşire nu se modifică la conectarea unei sarcini faţă de situţia fără sarcină. Deci
amplificatorul operaţional furnizează aceeaşi tensiune de ieşire, indiferent de
curentul de sarcină ;
consecinţa celei de a treia preuspuneri este ce mai importantă. Din releţia
următoare rezultă că tensiunea de intrare diferenţială se poate scrie:
2.3
Dacă circuitul lucrează liniar (adică tensiunea de ieşire este mai mică decât cea de
saturaţie) şi este stabil (dacă circuitul nu oscileză), atunci u0 va avea o valoare finită şi dacă
va rezulta că :
21
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
2.4
adică tensiunea diferenţială ud se apropie de zero. Se poate deci scrie:
2.5
sau
2.6
Concluzia foarte importantă care se desprinde din relaţia constă în aceea că
amplificatorul operaţional lucrează astfel încât, tensiunile individuale de la cele două intrări sunt
forţate să fie egale.
Valorile tipice pentru o funcţionare liniară a unui amplificator operaţional, de
exemplu,sunt: a=105 şi Ud=20µV, valori pentru care rezultă u0=a·Ud=2V, o valoare rezonabilă şi
mai mică decât tensiunea de saturaţie. Astfel, la un amplificator operaţional real, tensiunea
diferenţială ud nu este niciodată zero, iar amplificarea a nu este niciodată infinită, dar cele două
presupuneri şi sunt utile pentru analiza circuitelor realizate cu amplificator
operaţional.
Chiar daca presupunerea că tensiunea diferenţială de intrare este zero conduce la ideea că
pe cele două intrări ale amplificatorului operaţional se aplica tensiuni de valori egale, nu este
voie niciodată, ca într-un circuit realizat cu amplificator operaţional, să se unească cele două
intrări.
2.5 Aplicaţii ale amplificatoarelor operaţionale
Aplicaţiile amplificatoarelor operaţionale reprezintă circuite de amplificare cu reacţie
negativă.
22
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
2.5.1 Conceptul general de reacţie
În realizarea amplificatoarelor, reacţia negativă se utilizează deoarece, prin aplicarea sa,
rezultă câteva consecinţe favorabile importante şi anume:
Reacţia negativă stabilizează câştigul amplificatorului faţă de modificările
parametrilor dispozitivelor active determinate de variaţiile surselor de alimentare,
de variaţiile de temperatură şi de efectele de îmbătrânire;
Reacţia negativă permite proiectantului să modifice impedanţele de intrare şi de
ieşire ale circuitului aşa cum doreşte;
Datorită reacţiei negative se reduc distorsiunile formei de undă produse de
amplificatorul fără reacţie;
Reacţia negativă determină creşterea benzii de frecvenţă a amplificatorului.
La aceste avantaje se asociază si două dezavantaje:
Câştigul circuitului se reduce aproape direct proporţional cu mărimea avantajelor
ce se obţin;
Poate să apară tendinţa de oscilaţie a circuitului dacă montajul nu este realizat cu
atenţie.
Fie configuraţia idealizată de reacţie negativă din fig.2.5. În această figură, S1 şi S2 sunt
semnalele de intrare, respectiv ieşire, care pot fi tensiuni sau curenţi. Reţeaua de reacţie, care în
mod obişnuit este liniară şi pasivă, are o funţie de transfer notată cu b; ea trimite înapoi spre
intrare un semnal Sb. La intrare se face diferenţa între semnalul de intrare Si şi cel de reacţie Sb.
Fig.2.5 Configuraţia idealizată de reacţie negativă
23
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Semnalul de eroare, Se, dat de diferenţa între semnalele Si şi Sb este trimis către
amplificatorul de bază care are funcţia de transfer a.
În practică, amplificatoarele ce reacţie negativă fac diferenţa între semnalele Si şi Sb
(există un nod de intrare în care cele două semnale se scad).
Din figura 2.5 rezultă:
2.7
presupunând că reţeaua de reacţie nu încarcă ampălificatorul de bază.
De asemenea
2.8
2.9
Înlocuind în se obţine:
2.10
2.11
Sau:
Ecuaţia de mai sus este ecuaţia fundamentală a circuitelor cu recţie negativă, A fiind
amplificarea în buclă închisă a circuitului.
Considerând amplificatorul operaţional ideal, relaţia.. se scrie la limită:
2.1224
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Aceasta relaţie arată că pentru valori mari ale amplificării în buclă deschisă, câştigul
global al amplificatorului este determinat de funcţia de transfer a circuitului de reacţie. Deoarece
reţeaua de reacţie este în mod uzual formată din elemente stabile, pasive, valoarea lui b este bine
definită, în consecinţă este bine definită şi valoarea amplificării globale.
Câştigul pe buclă, T, este mărimea definită astfel:
T = ab 2.13
Ţinând cont de această mărime apare relaţia :
2.14
Pentru valori mari ale câştigului pe buclă T, câştigul global al amplificatorului este
determinat de funcţia de transfer a circuitului de reacţie.
Bucla de reacţie operează astfel încât forţează semnalul Sb să fie aproape egal cu semnalul
Si. Această situaţie se obţine amplificând diferenţa , bucla de reacţie făcând apoi
semnalul de eroare să fie minim. Se obţine:
2.15
care se rescrie:
2.16
Pe măsură ce câţtigul pe buclă devine mult mai mare ca unitate, Se devine mult mai mic
decât Si. În plus se poate arăta că:
25
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
2.17
sau
2.18
Deci, dacă , atunci Sb este aproximativ egal cu Si. Aceasta înseamnă că semnalul de
reacţie este practic o replică a semnalului de intrare.
Rezultă că în cazul în care semnalul S0 este o replică a semnalului Si ceea ce
constiutuie de fapt scopul unui amplificator cu recţie.
2.5.2 Configuraţii de bază realizate cu AO
Cele mai importante configuraţii realizate cu amplificatoare operaţionale de a căror
cunoaştere depinde înţelegerea funcţionării tuturor celorlalte circuite construite cu amplificator operaţional,
sunt:
configuraţia inversoare, numită si amplificator inversor;
configuraţia neinversoare, numită si amplificator neinversor.
Configuraţia inversoare
Amplificatorul inversor reprezintă una dintre configuraţiile utilizate cel mai des şi are
structura din figura 2.5.1
26
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig. 2.5.1 Structura configuraţiei inversoare, realizată
cu amplificator operaţional
În montajele practice, în serie cu intrarea neinversoare se conectează un rezistor care are
rolul să reducă influenţa curenţilor de polarizare a intrărilor amplificatorului operaţional.
Circuitul este în buclă închisă, deoarece între borna de ieşire şi cea corespunzătoare
intrării ineversoare s-a conectat rezistorul R2.
Presupunând funcţionarea liniară şi stabilă, tensiunea de intrare diferenţială este forţată să fie
egală cu zero şi astfel . Dar intrarea neinversoare este conectată la masă, deci ,
astfel că şi intrarea inversoare va avea tot potenţialul zero al masei. Se spune că în cazul
amplificatorului inversor, intrarea inversoare este punctul virtual de masă. S-a folosit atributul
"virtual" deoarece în realitate intrarea inversoare nu este legată direct la masă ci are doar
potenţialul masei.
Faptul că intrarea inversoare are potenţialul egal cu cel al masei, conduce la concluzia că
tensiunea de intrare se regăseşte integral la bornele rezistorului R1. Astfel curentul de intrare, ii,
se poate determina cu ajutorul legii lui Ohm şi este :
2.19
27
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Aplicând presupunerea că prin terminalele de intrare ale amplificatorului operaţional nu
circulă curent, rezultă că în nodul corespunzător intrării inversoare nu are loc divizarea
curentului şi că rezistorul de reacţie R2 va circula acelaşi curent ii. Căderea de tensiune de la
bornele rezistorului R2 va fi :
2.20
Deoarece intrarea inversoare este punctul virtual de masă, tensiunea de ieşire este egală
cu căderea de tensiune de pe rezistorul R2, dar are sensul opus tensiunii de reacţie şi se poate
scrie:
2.21
Amplificarea în buclă închisă a circuitului se notează cu A şi reprezintă raportul dintre
tensiunea de ieşire şi cea de intrare:
2.22
Din relaţia de mai sus se observă că amplificarea în buclă închisă depinde de raportul a
două rezistenţe şi este independentă de valoarea amplificării în buclă închisă, care poate varia de
la un amplificator la alt amplificator operaţional, chiar dacă amplificatoarele operaţionale sunt de
acelaşi tip.
Dacă se selecţionează rezistoare de precizie, atunci şi valoare amplificării în buclă închisă
se poate controla cu precizie mare. Rezistenţa de intrare a circuitului, Rin reprezintă prin definiţie
raportul dintre tensiunea de intrare, ui şi curentul de intrare, ii. Luând din nou în considerare
faptul că tensiunea de intrare apare la bornele rezistorului R2, rezultă :
2.23
28
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Configuraţia neinversoare
Amplificatorul neinversor reprezintă cea de-a doua configuraţie foarte importantă
realizată cu amplificator operaţional şi schema din fig.2.5.2.
Fig.2.5.2 Structura configuraţiei neinversoare, realizată
cu amplificator operaţional
În montajele practice, în serie cu intrarea neinversoare se introduce un rezistor cu rolul de
a reduce influenţa curenţilor de polarizare a intrărilor.
Semnalul se aplică direct la intrarea neinversoare. Presupunând funcţionarea liniară şi
stabilă, tensiunea de intrare diferenţială este forţată să fie egală cu zero şi deci:
2.24
Această tensiune apare chiar la bornele rezistorului R1 astfel că expresia curentului prin R1
se poate scrie:
2.25
29
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Deoarece prin intrarea inversoare nu circulă curent, ii va circula prin rezistorul R2, având
sensul de la borna de ieşire a amplificatorului operaţional, prin R1 şi R2 sper masă. La bornele
rezistorului R2 apare căderea de tensiune :
2.26
Aplicând teorema a II-a a lui Kirchhoff pe ochiul format de tensiunile ui, uR2 şi u0 rezultă:
2.27
Astfel că amplificarea în buclă închisă se scrie :
2.28
Ca şi în cazul circuitului inversor, amplificarea în buclă închisă a configuraţiei
neinversoare este o funcţie numai de un raport de rezistenţe şi este independentă de amplificarea
în buclă închisă.
Rezistenţa de intrare a amplificatorului neinversor este infinită, ceea ce înseamnă că
această configuraţie nu absoarbe curent de la sursa de semnal.
Repetorul de tensiune reprezintă un caz particular de circuit neinversor, la care
amplificare este unitară (fig.2.5.3).
30
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
a) Schema simplă de repetor
b)Schema de repetor care utilizează rezistoare de compensare a efectului curenţilor de polarizare
a intrărilor amplificatorului operaţional
Fig.2.5.3. Structura repetorului de tensiune, realizat cu amplificator operaţional.
Amplificarea în buclă închisă se poate determina dacă în relaţie se fac înlocuirile R 2=0 şi
, rezultând :
A=1
Amplificarea în buclă închisă este egală cu unitatea şi astfel ieşirea "repetă" tensiunea de
la intrare.
Repetoarele de tensiune se folosesc ca elemente de izolare între sursele de semnal si
sarcinile acestora, atunci când se cere menţinerea nealterată a unui anumit nivel al semnalului de
intrare.
Aşa cum se observă în fig.2.5.3 b), în serie cu intrarea neinversoare mai apare un rezistor,
care poate fi chiar rezistenţa internă a sursei de semnal. Pentru reducerea influenţei curenţilor de
polarizare a intrărilor, pe calea de reacţie se conectează un rezistor, de valoare egală cu cea a
rezistorului serie din intrarea neinversoare. Cirucitul care rezultă este tot un repetor de tensiune,
cu A=1. În cazul ideal,neexistând circulaţie de curent prin intrări nu apar căderi de tensiune pe
31
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
rezistenţele notate cu R şi amplificarea în tensiune nu este afectată. Chiar dacă R2 nu este egal cu
zero, deoarece condiţia este îndeplinită, relaţia amplificării dă în continuare rezultatul
A=1.
2.6 Circuite de sumare
Circuitele care se prezintă sunt aplicaţii ale amplificatorului operaţional care realizează o
anumită combinaţie liniară între mai multe tensiuni de intrare.
Presupunem că dorim să combinăm mai multe tensiuni u1, u2, ..., un astfel încât la ieşirea
circuitului semnalul să fie de forma:
2.29
unde constantele Ak pot fi atât pozitive cât şi negative.
Se spune că tensiunea uo din relaţia.. reprezintă o combinaţie liniară a tensiunilor de
intrare u1, u2, ..., un.
Sumatorul inversor
Sumatorul
inversor este un circuit de
combinaţii liniare la care
toate constantele Ak din
relaţia... sunt negative. Acestei
situaţii îi corespunde
circuitul din fig.2.6. 1.
32
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.2.6.1. Schema sumatorului inversor, realizat cu amplificator operaţional
Presupunând că amplificatorul operaţional este stabil şi că funcţionează liniar, rezultă că
intrarea inversoare este punct virtual de masă (prin intrările amplificatorului operaţional nu
circulă curenţi şi de aceea pe rezistorul Rc nu apare nici o cădere de tensiune). Astfel căderile de
tensiune de pe rezistoarele Rk sunt egale chiar cu tensiunile de intrare uk, rezultând pentru
curenţii de intrare ik relaţiile:
2.30
Aplicând prima teoremă a lui Kirchhoff în nodul corespunzător intrării inversoare se
obţine:
2.31
Tensiunea de ieşire are expresia:
33
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
2.32
2.33
S-a obţinut o combinaţie liniară, unde toate constantele Ak sunt negative:
2.34
Circuitul este un sumator inversor dacă toate constantele Ak sunt egale între ele. În caz
contrar, circuitul reprezintă ceva mai mult decât un sumator deoarece, în funcţie de valorile
rezistenţelor de intrare, se poate realiza şi o ponderare a semnalelor.
Dacă se cere simpla adunare a semnalelor, se aleg toate rezistenţele de valori egale, adică
Rk=Rr=R . În acest caz rezistenţa de compensare a efectului curenţilor de polarizare a intrărilor
amplificatorului operaţional, va avea expresia:
2.35
iar tensiunea de ieşire va fi de forma:
2.36
În cazul sumatorului inversor, intrările sunt independente, ca rezultat al faptului că
intrarea inversoare se poate considera punct virtual de masă. Datorită acestui fapt, amplificările
individuale din relaţia... sunt independente de rezistoarele de pe celelalte intrări, astfel că se pot
anula sau adăuga intrări, după bunul plac, fără ca acest lucru să afecteze intrările rămase active în
circuit.
34
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Sumatorul neinversor
Schema unui sumator neinversor se prezintă în figura 2.6.2.
Fig.2.6.2 Schema sumatorului neinversor, realizat cu amplificator operaţional
Dacă se notează tensiunea de la intrarea neinversoare cu ux, se pot scrie următoarele
relaţii pentru curenţii de intrare :
2.37
35
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
2.38
2.39
Amplificatorul operţional se presupune ideal, deci curentul prin intrarea neinversoare este
nul şi aplicând prima teoremă a lui Kirchhoff în nodul corespunzător intrării neinversoare se
obţine:
2.40
După ce se înlocuiesc expresiile curenţilor de intrare, rezultă expresia tensiunii de la
intrarea neinversoare cu următoarea expresie:
2.41
Circuitul din figura 2.6.2 se comportă ca un amplificator neinversor care amplifică
tensiunea ux. La ieşire se obţine tensiunea:
2.42
Relaţia în care coeficieţii Ak sunt toţi pozitivi :
36
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
2.43
La sumatorul neinversor, adăugarea sau înlăturarea unor intrări schimbă coeficienţii de
amplificare Ak, deoarece în acest caz intrările sunt interdependente.
2.7 Cirucite de scădere
Amplificatorul diferenţial
Amplificatorul diferenţial este un circuit liniar special, la care se aplică semnal şi pe
intrarea inversoare şi pe cea neinversoare (fig.2.7.1).
Numele de ”diferenţial” provine de la faptul că circuitul amplifică diferenţa tensiunilor
aplicate la intrări. Acest circuit este capabil sa combine semnalele u1 şi u2 pentru a da la ieşire un
semnal de forma :
2.4
37
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig. 2.7.1 Schema circuitului difernţial, realizat cu amplificator operaţional
Circuitul se poate analiza mai uşor dacă se aplică principiul superpoziţiei.
a) Circuitul echivalent în cazul acţiunii tensiunii u1
Fig. 2.7.2 Analiza amplificatorului diferenţial utilizând metoda superpoziţie
Astfel, pentru a studia numai efectul tensiunii u1 se consideră circuitul din figura
2.7.2.a), în care sursa u2 se pasivizează (se înlocuieşte cu rezistenţa sa internă conectată la masă).
În acest caz, preuspunând sursele ideale, rezultă că borna de intrare corespunzătoare tensiunii u2
se leagă direct la masă. Semnalul u1 este mai întâi atenuat de divizorul rezistiv R1, R2, tensiunea
aplicată la intrarea neinversoare fiind:
2.45
38
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Din punct de vedere al semnalului , circuitul se comportă ca un amplificator neinversor,
semnalu de intrare fiind chiar . Componenta lui u1, datorată tensiunii este :
2.46
conform relaţiei valabile în cazul configuraţiei neinversoare.
2.47
39
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
b) Circuitel echivalent în cazul acţiunii tensiunii u2
Fig. 2.7.2 Analiza amplificatorului diferenţial utilizând metoda superpoziţiei
Pentru a studia numai influenţa tensiunii de intrare u2, se pasivizează sursa u1 şi rezultă
circuitul echivalent din ficura 2.7.2.b). Amplificatorul operaţional se presupune ideal, astfel că pe
cele două rezistoare R1 şi R2, conectatea în paralel, nu apare nici o cădere de tensiune. În aceste
fel se poate menţine în continuare ipoteza că intrarea inversoare este punct virtual de masă.
Circuitul care rezultă este de forma unui amplificator inversor, astfel că pentru componenta u02 a
tensiunii de ieşire, datorată tensiunii de intrare u2, se obţine relaţia:
2.48
Prin superpoziţie, cele două componente ale tensiunii de ieşire se adună:
2.49
2.50
Amplificatorul difernţial echilibrat
Cazul cel mai importnt de amplifcator diferenţial este cel de amplificator difernţial
echilibrat la care cei doi factori de amplificare au valori egale dar sunt cu semne opuse, adica:
40
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
2.51
Pentru ca această egalitate să poată avea loc trebuie să existe o anumită releţie între
rezistenţele circuitului. Egalând între ei cei doi coeficienţi din relaţia anterioară, rezultă:
2.52
Rezultă mai departe relaţia dintre rezistenţe:
2.53
În cazul amplificatorului diferential, rezistenţele se aleg conform relaţiilor:
2.54
2.55
2.56
2.57
Circuitul în
care rezistenţele
îndeplinesc condiţiile din
relaţia de mai sus se
prezintă in figura 2.7.3.
41
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.2.7.3 Structura unui amplificator diferenţial dezechilibrat, realizat cu amplificator operaţional
Tensiunea de ieşire se poate scrie:
2.58
K – constantă pozitivă.
Se observă că în acest caz, ambele intrări ”văd” rezistenţele de valori egale spre masă,
astfel încât se realizează automat compensarea efectului curenţilor de polarizare a intrărilor
amplificatorului operaţional, fără să fie necesară vreo intervenţie specială.
42
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
3. MULTIMETRU NUMERIC REALIZAT CU CI C520
3.1 Schema bloc
În lucrare s-a optat pentru un multimetru cu următoarele funcţii de măsurare:
voltmetru de curent continuu
ohmetru
indicator cădere de tensiune în sens direct pe diodă
indicator de temperatură
Schema bloc a multimetrului numeric realizat cu circuit integrat C520 se prezintă în
fig.3.1.
Fig.3.1 Schema bloc a multimetrului numeric
43
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Aparatele de măsura digitale prezintă mărimea afişată sub forma numerică (în cifre) cu
ajutorul LED-urilor (afişoare cu 7 segmente) sau cu LCD-uri (cristale lichide). Mai rar sunt
utilizate tuburile Nixie, datorită tensiunilor mari pe care le necesită. Pentru a realiza afişarea
numerică, aparatele de măsură numerice includ în componenţa lor un bloc de conversie a
semnalului analogic (liniar) în mărime numerică.
Circuitul integrat C520 care este unul dintre cele mai simple şi mai utilizate convertoare
A/D echivalent cu AD2020. Acesta este realizat în tehnologia (Integrated Injection Logic)
şi prezintă performanţe excelente. Circuitul integrat C520 măsoara semnale de intrare cuprinse
între -99mV şi +999mV cu o precizie de 0,1%.
Consumul lui este de numai 50mW şi se alimentează cu +5V (4,5...5,5V).
Gama temeperaturilor de lucru este cuprinsă între 0ºC şi 75ºC, iar cea a temperaturilor de
stocare între -55ºC şi 150ºC. Este încapsulat într-o capsulă MP117 de tip DIL(Dual In Line) cu
16 pini.
Schema bloc a convertorului A/D realizat cu CI C520D are aspectul din fig.3.2.
44
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.3.2 Schema bloc a convertorului A/D realizat cu CI C520D
Cele doua potenţiometre (fig.3.2) au următoarele funcţii:
- reglarea valorii finale;
– reglarea puntului de zero.
Schema completă
Schema completă a convertorului A/D, conform datelor de catalog este prezentată în
fig.3.3.
Semnalul de măsură se aplica între bornele Hi şi Lo (pinii 11 şi 10).
La ieşirea CI C520 (pinii 1, 2, 15 şi 16) se obţine semnalul numeric în cod BCD , semnal
care se aplică la intrarea decodorului BCD-7 segmente (pinii 7, 1 ,2 şi 6) de tipul D147D
(echivalent cu CDB447E). Decodorul este încapsulat într-o capsulă MP117 de tip DIL cu 16
pini. Semnalele de comandă obţinute la ieşirea decodorului (pinii 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14) se
aplică prin intermediul rezistenţelor - la afişoarele cu 7 segmente, de tip VQE24
(echivalent cu TGL325), cu anod comun.
Caracteristicile tehnice ale afişorului sunt:
înălţimea cifrei 7,62 mm(0,3 inch);
intesitatea luminoasă (pentru 10mA pe segment) : minim 0,18 mcd, maxim 0,24 mcd;
căderea de tensiune pentru : minim 1,9V, maxim 3V.
45
Pz2Pz1
Vin
R50110k
R50622k
R50522k
R5021k
R511-5177x220
R507-510 10k
R518390
R519390
D501BZX55C4V3
+5V
R50420k 40%
C501
0.1uF
123456
8 910111213141516
7
U501
C520
C5020.22uF
R503
10k 40%
abcdefg.
V+DISP3
abcdefg.
V+DISP2
abcdefg.
V+DISP1
Q503BC307B
Q502BC307B
Q501BC307B
A3A2A1A0
testRBI
gfedcba
RBO
U502
7447
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.3.3 Schema completă a convertorului A/D
Convertorul C520D are ieşirile multiplexate şi comanadă aprinderea celor trei afişoare pe
rând (timp de o treime de perioadă fiecare) şi nu toate odată, cu o viteză foarte mare pe care
ochiul omenesc nu o percepe, deci afişoarele se vor vedea aprinse tot timpul. Acest lucru este
necesar pentru a putea utiliza doar un singur circuit decodificator în loc de trei (câte unul pentru
fiecare cifră).
Pentru calculul rezistenţelor vom considera curentul printr-un segment de 30 mA. La
curentul de 30 mA căderea de tensiune pe un segment este de aproximativ 2V.
Caderea de tensiune pe joncţiunea CE a unui tranzistor saturat este aproape nulă, deci o
neglijăm :
3.1
Cele trei afişoare sunt aprinse pe rând, în funcţie de tranzistorul care este comandat (Q1,
Q2 sau Q3).
46
Vo
R8
R3
R5
R2
R4
R7
R1
D5
D4
R6
+12V
12
34
56
7S
B
KBD2
-12V
+
U1LM741
+
-
VX
D1
D3
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Pinul 5 al convertorului LSD (Least Significant Digit) comandă cifra cea mai puţin
semnificativă, deci prima din dreapta, pinul 3 pe cea din mijloc, iar pinul 4 MSD (Most
Significant Digit) comandă cifra cea mai semnificativă (deci prima din stânga).
La un moment dat avem aprinse 7 segmente şi punctul zecimal, deci tranzistorul trebuie
să suporte un curent mediu de 8X10mA=80mA. Se vor utilza tranzistoare de tipul BC307B.
3.2 Interfaţa analogică pentru voltmetru
S-a optat pentru utilzarea unui amplificator operaţional în motaj inversor şi s-a propus
schema din fig.3.2.1.
47
Vo
R205
R210R211
R207R208
R206
R202
R201
-12V
+
U201
RX
-12V
12
345
67
S
A
KBD1
R203
+12V
C201D201
R204
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.3.2.1 Interfaţa analogică pentru un voltmetru cu
amplificator operaţional în montaj inversor
3.3 Interfaţa analogică pentru ohmetru
Intefaţa s-a realizat cu un amplificator operaţional în montaj de amplificator inversor
având schema din fig.3.3.1.
Fig.3.3.1 Interfaţa analogică pentru ohmetru cu amplificator operaţional în montaj inversor
3.4 Interfaţa analogică Ud pentru determinarea căderii de tensiune în sens
direct pe diode semiconductoare (şi diode Zener de până la 9,1 V)
S-a optat pentru un amplificator opereţional în montaj receptor, cu divizare de 10 ori a
tensiuni de ieşire adică Uo = 999 mV (1V) , iar pentru curentul de polarizare a diodei Dx s-a
impus un curent constant de 1 mA.
Schema propusă se prezintă in fig.3.4.1.
48
VoR308
R307R304
R303
R301
R306
DX
D302
D301
Q301R305
+12V
-12V
+
U301
R302
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.3.4.1 Interfaţă analogică Ud cu amplificator operaţional în montaj repetor
3.5 Interfaţa analogică pentru măsurarea temperaturii
S-a optat pentru un traductor de temperatură realizat cu circuit integrat –LM335 care are
o variaţie de 10mV/ºC, putând lucra între temperaturile de -20ºC şi +120ºC.
49
VoR104
R102 R103
R105
R106
R108 R111
R10R107
-12V
+12V
U101LM335
C101 R101 +U102
-12V
D102
R109
D101
C102
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.3.4.1 Interfaţă analogică pentru masurarea temperaturii cu traductor de temperatură
realizat cu circuit integrat
50
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
4. PROIECTAREA BLOCURILOR COMPONENETE
4.1 Interfaţa analogică de voltmetru
Amplificarea este:
4.1
S-a adoptat
întrucât Umax=999 mv (1V) şi :
pentru Vx=100 mV :
4.2
pentru Vx = 1V :
4.3
pentru Vx = 10 V :
4.4
pentru Vx = 10mV:
51
Vo
R891k
R39k1 R5
470k
R210k
R4910
R710k
R1910k
D5DZ4V7
D4DZ4V7
R6 10k
+12V
12
34
56
7S
B
KBD2
-12V
+
U1LM741
+
-
VX
D11N4007
D31N4OO7
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
4.5
S-au adăugat valorile standard :
cu toleranţa 2%.
Conform datelor de catalog pentru UA 741, s-a introdus în schema electrică şi
pentru compensarea tensiunii de offset la ieşire.
Schema calculată, completă este prezentă în fig.4.1.
52
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.4.1 Schema electrică pentru interfaţa analogică pentru voltmetru
4.2 Interfaţa analogică pentru ohmetru
Tensiunea la ieşirea circuitului este :
4.6
S-a optat pentru .
În consecinţă s-a adoptat stabilizatorul parametric realizat cu : .
Divizorul rezistiv :
Limitarea curentului prin dioda Zener s-a realizat cu :
4.7
deci : .
Întrucât tensiunea maximă de ieşire trebuie să fie , s-a propus
măsurarea în 6 game, respectiv 99,9Ω, 999Ω.
Deci raportul :
53
Vo
R205100
R210 1MR21110M
R207 10kR208100k
R206 1k
R20210k
R201620
-12V
+
U201LM741
RX
-12V
12
345
67
S
A
KBD1
R2035k 40%
+12V
C20110uF
D201DZ9V1
R204 10k
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
4.8
În consecinţă s-au adoptat valorile standard :
cu toleranţa 2% şi peliculă metalică.
Schema completă cu valorile determinate este prezentă în fig .4.2.
Fig.4.2. Schema electrică pentru interfaţa analogică pentru ohmetru
4.3 Interfaţa analogică pentru măsurarea diodelor
54
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Interfaţa este un generator de curent constant, realizat cu elementele
şi .
S-a adoptat
Curentul constane este :
4.9
S-a optat pentru :
Deci :
4.10
S-au adoptat valorile standard pentru :
- potenţiometru semireglabil
Pentru receptor s-au adoptat valorile standard :
Divizorul 1/10 de la ieşirea receptorului s-a realizat cu :
55
VoR3081k
R3079kR304
10k
R303470
R3012k7
R30610k
DX
D3021N4148
D3011N4148
Q301BC307B
R305 10k
+12V
-12V
+
U301LM741
R302250
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
S-a adaptat AO de tipul LM 741 cu potenţiometru de pentru corecţia offsetului.
Schema electrică completă este prezentă în fig.4.3.
Fig.4.3 Schema electrica pentru interfaţa analogică
pentru măsurarea diodelor
4.4 Interfaţa analogică pentru măsurarea temperaturii
Întrucât la 20ºC, tensiunea de ieşire este de 2931,5 mV, se impune o deplasare cu 2731,5
mV a tensiuni de ieşire. În consecinţă s-a optat pentru un amplificator inversor, cu amplificarea
, cu deplasarea offsetului cu 2,7315V.
Conform datelor de catalog rezistenţa serie de limitare a curentului , LM 335 s-a
adaptat valoarea standard:
56
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Pentru deplasarea offsetului cu 2,7315 V, corespunzător 273,15ºK=0ºC s-a realizat pentru
stabolizatorul de tensiune negativă, , compensat tehnic cu pentru care s-au adaptat:
Rezultă o tensiune stabilizată:
4.11
Tensiunea negativă de deplasare a offsetului de 2,7315 V s-a obţinut prin divizorul
rezistiv adaptat:
care permite o variţie a tensiunii de aproximativ -1,8V la -5V.
Având în vedere curentul prin divizorul rezistiv şi rezistenţa
4.12
Se adaugă valoarea standard:
57
VoR10410k
R10218k
R10322k
R1059k1
R106910
R1081k
R1111k
R101kR107
1k
-12V
+12V
U101LM335
C101
10nF/63V
R101
10k 40%+
U102 LM741
-12V
D102
DZ6V2
R1092k2
D1011N4148
C10210uF/16V
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Pentru a avea amplificarea -1, rezistenţa de intrare şi rezistenţa de reacţie
trebuie să fie egale.
4.13
În consecinţă s-au adăugat valorile standard care să permită eliminarea toleranţelor
componentelor în vederea obţinerii unei precizii cât mai ridicate:
La intrare a fost inversat un divizor de tensiune obţinând 1/10, realizat cu
şi care permite afişarea direct şi numai a gradelor Celsius.
Schema proiectată, cu valorile componenetelor se prezintă în fig.4.4.
58
C409 C406C403
+5V-12V
+12V
C401
IN
COM
OUT
U401
D402
220Vca
S401
T401
F401
D404
D401
D403
IN
COM
OUT
U402
C404
IN
COM
OUT
U403
F403F402
C402 C405C408
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.4.4 Schema electrică pentru interfaţa analogică
pentru măsurarea temeperaturii
4.5 Circuitul de alimentare
Întrucât sunt necesare tensiuni stabilizate s-a adoptat o schemă cu
transformator având secundar cu priză mediană, redresor în punte
urmat de filtre capacitive şi stabilizatoare.
59
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.4.5 Schema electrică pentru circuitul de alimentare
Aceste stabilizatoare de tensiune s-au montat pe radiatoare separate.
Stabilizatoarele se vor alimenta de la un redresor cu filtre capacitive care vor asigura
minim +18V/0,43A şi -18V/0,02A.
4.6 Redresorul cu filtre capacitive pentru stabilizare
Se adoptă redresorul dublă alternanţă cu priză mediană cu , urmat de filtrele
capacitive şi .
Pentru simetrie redresorul adoptat va furniza: , , cu ondulaţia:
.
Deci sunt necesare :
Se cunoaşte variţia tensiunii de reţea:
60
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
4.14
Pentru dimensionarea punţii redresoare monofazate:
- minim necesară:
4.15
– necesar :
4.16
- necesar:
4.17
61
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
S-a adoptat puntea redresoare cu diode tip 1N40007 cu următoarele
caracteristici:
În concluzie:
4.18
4.19
Valoarea efectivă a tensiunii din secundarul transformatorului în gol va fi:
62
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Pentru calculul condensatorului de filtraj, se determină rezistenţa internă a redresorului
fără capacitatea de filtraj este identic pentru redresorul de tensiune pozitivă şi pentru redresorul
de tensiune negativă.
4.20
Pentru calculul condensatorului de filraj, se determină rezistenţa internă a redresorului cu
capacitatea de filtraj.
Capacitatea de filtraj:
4.22
Este necesar un condensator cu toleranţa negativă de 10℅ cu o tensiune ce depăşeşte
valoarea (unde reprezintă tensiunea maximă de ieşire a redresorului):
63
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
4.23
Se adoptă capacitatea de filtraj:
Transformatorul adaptat conform calculelor are parametrii:
Pentru micşorarea impedanţei de ieşire la fiecare stabilizator s-a adoptat câte un
condensator de 100μF/25V şi unul de 100nF/63V:
Schema generală a multimetrului se prezintă în fig.4.6.
64
D31N4OO7
D11N4007
C10210uF/16V
D1011N4148
R1092k2
D102
DZ6V2
-12V
R204 10k
D201DZ9V1 C201
10uF
+12V
R2035k 40%
12
34
56
7S
A
KBD1
-12V
RX+
U201LM741
-12V
12
34
56
7S
A
KBD4
12
34
56
7S
C
KBD3
A3A2A1A0
testRBI
gfedcba
RBO
U502
7447
Q501BC307B
Q502BC307B
Q503BC307B
abcdefg.
V+DISP1
abcdefg.
V+DISP2
abcdefg.
V+DISP3
R503
10k 40%
C5020.22uF
123456
8 910111213141516
7
U501
C520
C501
0.1uF
R50420k 40%
+5V
D501BZX55C4V3
+
-
VX
+
U1LM741
-12V
12
34
56
7S
BKBD2
+12V
R6 10k
C408100uF
C40510uF
C40210uF
F4020.2AT
F4030.2AT
IN
COM
OUT
U403
LM7805C404
4700uF/25V
IN
COM
OUT
U402
LM7812
D4034X1N4003
D401
D404
F4010,2TA
T401
S401
220Vca
D402
IN
COM
OUT
U401
LM7912C401
2200uF/25V
+12V
-12V+5V
C4031uF
C4060.1uF
C4090.1uF
+U102 LM741
R101
10k 40%C101
10nF/63V
U101LM335
+12V
-12V
R302250
+
U301LM741
-12V
+12V
R305 10kQ301
BC307B
D3011N4148D3021N4148
DX
D4DZ4V7
D5DZ4V7
R1910k
R710k
R1071k
R1101k
R1111k
R1081k R106
910
R1059k1
R201620
R20210k
R206 1k
R208100kR207 10k
R21110MR210 1M
R205100
R519390
R518390
R507-510 10kR511-5177x220
R5021k
R50522k
R50622k
R50110k
R4910
R610k
R5470k
R39k1
R291k
R10322kR102
18k
R10410k
R30610k
R3012k7
R303470
R30410k
R3079k
R3081k
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.4.6 Schema generală a multimetrului digital
5. PROIECTAREA SISTEMULUI DIGITAL
Pentru a realiza afișarea tensiunii provenite de la multimetrul analogic se folosește un
microcontroller cu scopul de a înlocui convertorul analog-digital C520 care accepta la intrare o
tensiune între 0mV și 999mV.
Microcontrollerul diferă de un microprocesor în multe feluri. În primul rând şi cel mai
important este funcţionalitatea sa. Pentru a fi folosit, unui microprocesor trebuie să i se adauge
65
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
alte componente ca memorie, sau componente pentru primirea şi trimiterea de date. Pe scurt,
aceasta înseamnă că microprocesorul este inima calculatorului. Pe de altă parte,
microcontrollerul este proiectat să fie toate acestea într-unul singur. Nu sunt necesare alte
componente externe pentru aplicarea sa pentru că toate perifericele necesare sunt deja incluse în
el. Astfel, economisim timpul şi spaţiul necesare pentru construirea de aparate.
Pentru proiectarea sistemului digital s-a ales microcontrollerul PIC16F877A, cu o
arhitectură RISC pe 8 biți care asigură o viteză de procesare de 2,5MIPs, care este necesară
pentru dezvoltarea ulterioră a sistemului, şi are o memorie flash de 8kBytes care este folosită in
starea curentă de dezvoltare a sistemului la o capacitate de 15%, iar memoria RAM este incărcată
în timpul funționării între 8% și 12% .
Scrierea memoriei microcontrollerului s-a făcut în mod serial prin intermediul
programatorului ICD2 pus la dispoziție de Microchip. Programarea microcontrolerului s-a
realizat pe un modul de programare oferit de asemena de firma Microchip.
Fig. 1.1. Sistemul pentru programarea microcontrollerului
cu ajutorul PC-ului
Microcontrollerul este alimentat la o tensiune de 5V prin intermediul unui stabilizator de
tensiune.
Oscilatorul extern foloseşte un cuarț de 10Mhz pentru a genera frecvența de ceas. Un
ciclu de instrucțiune se execută în 4 perioade de ceas, ceea ce înseamnă că microcontrollerul
PIC16F877A are o viteză de procesare de 2,5MIPs.
Prin intermediul rezistenței R301 se realizează tragerea la +5V a semnalului de reset
(MCLR pin1). Condensatorul C301 are rolul de a elimina riplul și zgomotul pe semnalul de
reset.
66
U 3 0 1 P I C 1 6 F 8 7 7 A
M C L R / V P P1
R A 0 / A N 02
R A 1 / A N 13
R A 2 / A N 2 / V R E F -4
R A 3 / A N 3 / V R E F +5
R A 5 / S S / A N 47
G N D1 2
O S C 1 / C L K I N1 3
O S C 2 / C L K O U T1 4
R D 1 / P S P 12 0
R E 0 / R D / A N 58
R E 2 / C S / A N 71 0
R E 1 / W R / A N 69
R A 4 / T0 C K I6
V D D1 1
R C 0 / T1 O S O / T1 C K I1 5
R C 1 / T1 O S I / C C P 21 6
R C 2 / C C P 11 7
R C 3 / S C K / S C L1 8
R D 0 / P S P 01 9
R B 7 / P G D4 0
R B 6 / P G C3 9
R B 53 8
R B 43 7
R B 3 / P G M3 6
R B 23 5
R B 13 4
R B 0 / I N T3 3
V D D3 2
R D 7 / P S P 73 0
R D 6 / P S P 62 9
G N D3 1
R C 7 / R X/ D T2 6
R C 6 / TX/ C K2 5
R C 5 / S D O2 4
R C 4 / S D I / S D A2 3
R D 3 / P S P 32 2
R D 2 / P S P 22 1
R D 5 / P S P 52 8
R D 4 / P S P 42 7
0
5 V
C 3 0 31 0 0 n F
0
5 V
C 3 0 41 0 0 n F
5 V R 3 0 1
1 k 5C 3 0 1
1 0 0 n F
0
Y 3 0 1 C R Y S TA L1 0 M H z
12
C 3 0 31 8 p F
C 3 0 41 8 p F
0
+C 3 0 2
1 0 0 u F / 3 5 V
0
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Capacitățile C303 și C304 asigură energia necesară pentru regimul de funcționare în
comutație al microcontrollerului.
Fig. 1.2. Schema electrică de conectare a microcontrollerului
67
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
5.1 Proiectarea intrării analogice în sistemul digital
Deoarece convertorul analog-digital C520 care acceptă la intrare o tensiune între 0mV și
999mV, iar microcontrollerul PIC16F877A este alimentat la o tensiune de 5V, iar valoarea
maximă a tensiunii de intrare în convertorul anaog digital al microcontrollerului este egală cu
tensiunea de alimentare, s-a folosit ca interfaţă amplificatorul operaţional rail-to rail LM6142
alimentat la aceeaşi tensiune ca şi microcontrollerul PIC16F877A, cu scopul de a utiliza la
maxim rezoluția convertorului A/D integrat în controller.
Întrucât tensiunea de intrare în amplificator este de maxim 1V iar tensiunea de ieșire
trebuie să fie de maxim 5V, rezultă că amplificarea circuitului trebuie să fie Amax=5.
Amplificarea circuitului neinversor al amplificatorului operațional U301B este:
Se adoptă: R316 = 5,6k și R315 = 22k
Rezultă:
68
U 8 P I C 1 6 F 8 7 7 A
M C L R / V P P1
R A 0 / A N 02
R A 1 / A N 13
R A 2 / A N 2 / V R E F -4
R A 3 / A N 3 / V R E F +5
R A 5 / S S / A N 47
G N D1 2
O S C 1 / C L K I N1 3
O S C 2 / C L K O U T1 4
R D 1 / P S P 12 0
R E 0 / R D / A N 58
R E 2 / C S / A N 71 0
R E 1 / W R / A N 69
R A 4 / T0 C K I6
V D D1 1
R C 0 / T1 O S O / T1 C K I1 5
R C 1 / T1 O S I / C C P 21 6
R C 2 / C C P 11 7
R C 3 / S C K / S C L1 8
R D 0 / P S P 01 9
R B 7 / P G D4 0
R B 6 / P G C3 9
R B 53 8
R B 43 7
R B 3 / P G M3 6
R B 23 5
R B 13 4
R B 0 / I N T3 3
V D D3 2
R D 7 / P S P 73 0
R D 6 / P S P 62 9
G N D3 1
R C 7 / R X/ D T2 6
R C 6 / TX/ C K2 5
R C 5 / S D O2 4
R C 4 / S D I / S D A2 3
R D 3 / P S P 32 2
R D 2 / P S P 22 1
R D 5 / P S P 52 8
R D 4 / P S P 42 7
0
5 V
C 3 0 31 0 0 n F
0
5 V
C 3 0 41 0 0 n F
5 VR 3 0 1
1 k 5C 3 0 1
1 0 0 n F
0
Y 3 0 1 C R Y S TA L1 0 M H z
12
C 3 0 31 8 p F
C 3 0 41 8 p F
0
+C 3 0 2
1 0 0 u F / 3 5 V
0R 3 0 2 4 k 7
V _ m u lt im e t ru
U 3 0 1 B
L M 6 1 4 2 A / N S
+5
-6
V +4
V -1 1
O U T7
0
5 V
0
C 3 0 51 0 0 n F
R 3 1 41 k 5
R 3 1 52 2 k
R 3 1 65 k 6
0
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
69
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig. 1.3. Schema electrică pentru conectarea semnalelor analogice la convertorul A/D al
microcontrollerului
70
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
5.2 Proiectarea interfeței afișajului cu 7 segmente
Pentru interfaţa utilizator s-a adoptat un afișaj LED cu 7 segmente.
Pentru selecția cifrelor acestui afișaj se foloses 3 semnale de la controller care comandă
bazele tranzistorilor Q401, Q402, Q403. Rezistențele R311, R312, R313 au rolul de a limita
curentul de bază al tranzistoarelor menționate anterior, care au rolul de comutator electronic
pentru afișajul cu 7 segmente, deoarece acesta are o configurație catod comun.
Rezistențele R303-R308 și R404-R409 au rolul de a limita curentul prin ledurile
afișajului.
Întrucât microcontrollerul și afișajul sunt montate pe cablaje diferite, rezistențele R303-
R308 au fost montate pe același cablaj cu controllerul, iar rezistențele R404-R409 au fost
amplasate pe cablajul afișajului. Această divizare a rezistenței de limitare a curentului prin afișaj
a fost realizată tocmai din motivul că mecanic nu a fost posibilă amplasarea controllerului pe
același cablaj cu afișajul, iar pentru a evita posibilele defecte(de exemplu: scurtcircuit pe cablul
dintre cablaje) .
0 0 0
U 8 P I C 1 6 F 8 7 7 A
M C L R / V P P1
R A 0 / A N 02
R A 1 / A N 13
R A 2 / A N 2 / V R E F -4
R A 3 / A N 3 / V R E F +5
R A 5 / S S / A N 47
G N D1 2
O S C 1 / C L K I N1 3
O S C 2 / C L K O U T1 4
R D 1 / P S P 12 0
R E 0 / R D / A N 58
R E 2 / C S / A N 71 0
R E 1 / W R / A N 69
R A 4 / T0 C K I6
V D D1 1
R C 0 / T1 O S O / T1 C K I1 5
R C 1 / T1 O S I / C C P 21 6
R C 2 / C C P 11 7
R C 3 / S C K / S C L1 8
R D 0 / P S P 01 9
R B 7 / P G D4 0
R B 6 / P G C3 9
R B 53 8
R B 43 7
R B 3 / P G M3 6
R B 23 5
R B 13 4
R B 0 / I N T3 3
V D D3 2
R D 7 / P S P 73 0
R D 6 / P S P 62 9
G N D3 1
R C 7 / R X/ D T2 6
R C 6 / TX/ C K2 5
R C 5 / S D O2 4
R C 4 / S D I / S D A2 3
R D 3 / P S P 32 2
R D 2 / P S P 22 1
R D 5 / P S P 52 8
R D 4 / P S P 42 7
0
5 V
C 3 0 31 0 0 n F
0
5 V
C 3 0 41 0 0 n F
5 VR 3 0 1
1 k 5C 3 0 1
1 0 0 n F
0
Y 3 0 1 C R Y S TA L1 0 M H z
12
C 3 0 31 8 p F
C 3 0 41 8 p F
0Q 4 0 1B C 1 7 1 B
Q 4 0 2B C 1 7 1 B
Q 4 0 3B C 1 7 1 B
D401DISPLAY 7 SEGMENTS
+C 3 0 2
1 0 0 u F / 3 5 V
0
R 3 0 3 1 0 0 R 4 0 4 1 8 0
R 3 0 4 1 0 0 R 4 0 5 1 8 0
R 3 0 5 1 0 0 R 4 0 6 1 8 0
R 3 0 6 1 0 0 R 4 0 7 1 8 0
R 3 0 7 1 0 0 R 4 0 8 1 8 0
R 3 0 8 1 0 0 R 4 0 9 1 8 0
R 3 0 9 1 0 0 R 4 1 0 1 8 0
R 3 1 0 1 0 0 R 4 1 1 1 8 0
R 3 1 1 2 K 2
R 3 1 2 2 K 2
R 3 1 3 2 K 2
Fig. 5.2.1 Schema electrică a interfeţei cu afișajul cu 7 segmente
71
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
72
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig
. 5.2
.2. S
chem
a el
ectr
ică
a ci
rcui
tulu
i de
cont
rol a
sis
tem
ului
dig
ital
73
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
5.3 Generarea firmware-ului
Firmware-ul pentru microcontrollerul PIC16F877A a fost realizat şi testat în mediul de
dezvoltare PIC C Compiler.
5.3.1 Funcţia Main
Realizează iniţializarea elementelor interne microcontrollerului.
Pe portul AN0, pinul 2 al microcontrollerului, a fost initializat convertorul A/D.
setup_adc_ports(AN0);
setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_64);
După iniţializarea elementelor interne ale microcontrollerului se intră într-o buclă infinită
care:
- citește valoarea analogică de la portul AN0;
- realizează conversia acestei valori din cuante ale convertorului A/D în mV (0-
999mV);
- se convertește numărul astfel obținut în 3 cifre(sute, zeci și unități);
- se realizează afișarea acestor cifre pe afișajul cu 7 segmente.
5.3.2 Citirea valorii analogice
Valoarea citită de convertorul A/D pe 10 biţi este înmulţită cu valoarea cuantei
corespunzătoare tensiunii de alimentare de 5V.
Variabila valoare_tensiune va măsura sub forma de număr long integer(număr întreg pe
16 biți, între 0 și 65535), deoarece o variabilă de forma integer este reprezentată pe 8 biți(0-255),
această variablilă va lua valori între 0 și 999, iar ea reprezintă valoarea tensiunii la intrarea în
sistemul digital în mV.
valoare_tensiune = read_adc()*4.8828125/4.928; // mV la intrarea in
microcontroller / impartit la amplificare 4.928
74
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
var_delay_afisare = 0;
if(valoare_tensiune>999)
valoare_tensiune = 999;
5.3.3 Convertirea valorii tensiunii citite în cifre
Pentru a putea afișa pe afișajul cu 7 segmente numărul obținut astfel în variabila
valoare_tensiune, este necesară conversia acestuia în cifre.
Cu ajutorul funcției ldiv se poate realiza împărțirea unui număr long integer, iar rezultatul
obținut să fie de formă cît și rest. Astfel se realizează împărțirea numărului valoare_tensiune la
100 pentru a afla cifra sutelor, iar apoi restul obținut se împarte la 10 pentru a afla cifra zecilor în
cât și cifra unităților care se va afla în restul obținut.
ldiv_t valoare1;
valoare1 = ldiv(valoare_tensiune ,100);
cifra_sute = valoare1.quot; //calculare cifra sute
cifra_zeci = valoare1.rem;
valoare1 = ldiv(cifra_zeci ,10);
cifra_zeci = valoare1.quot; //calculare cifra zeci
cifra_unitati = valoare1.rem; //calculare cifra unitati
5.3.4 Afișarea valorii tensiuni pe afișajul cu 7 segmente
Pentru afișarea valorii sutelor, zecilor și unităților pe afișajul cu 7 segmente, se deschide
tranzitorul corepunzător(Q401, Q402, Q403) cifrei pe care dorim să o afișăm prin setarea în 1
logic a ieșirii corespunzătoare de la microcontroller. Se testează valoarea cifrei pe care dorim să
o afişăm şi se apelează funcţia corespunzătoare cifrei. După menţinerea activă a cifrei respective
75
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
timp de 1 milisecundă se dezactivează cifra şi se trece la următoarea, iar după ce a fost afişată şi
cifra unităţilor ciclul prezentat se va relua.
output_bit( PIN_C7, 1); // activare cifra sute
if(cifra_sute==0)
afisare_0();
if(cifra_sute==1)
afisare_1();
if(cifra_sute==2)
afisare_2();
if(cifra_sute==3)
afisare_3();
if(cifra_sute==4)
afisare_4();
if(cifra_sute==5)
afisare_5();
if(cifra_sute==6)
afisare_6();
if(cifra_sute==7)
afisare_7();
if(cifra_sute==8)
afisare_8();
if(cifra_sute==9)
afisare_9();
delay_ms(1);
output_bit( PIN_C7, 0); // dezactivare cifra sute
output_bit( PIN_D4, 1); // activare cifra zeci
if(cifra_zeci==0)
afisare_0();
76
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
if(cifra_zeci==1)
afisare_1();
if(cifra_zeci==2)
afisare_2();
if(cifra_zeci==3)
afisare_3();
if(cifra_zeci==4)
afisare_4();
if(cifra_zeci==5)
afisare_5();
if(cifra_zeci==6)
afisare_6();
if(cifra_zeci==7)
afisare_7();
if(cifra_zeci==8)
afisare_8();
if(cifra_zeci==9)
afisare_9();
delay_ms(1);
output_bit( PIN_D4, 0); // dezactivare cifra zeci
output_bit( PIN_D5, 1); // activare cifra unitati
if(cifra_unitati==0)
afisare_0();
if(cifra_unitati==1)
afisare_1();
if(cifra_unitati==2)
afisare_2();
if(cifra_unitati==3)
afisare_3();
77
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
if(cifra_unitati==4)
afisare_4();
if(cifra_unitati==5)
afisare_5();
if(cifra_unitati==6)
afisare_6();
if(cifra_unitati==7)
afisare_7();
if(cifra_unitati==8)
afisare_8();
if(cifra_unitati==9)
afisare_9();
delay_ms(1);
output_bit( PIN_D5, 0); // dezactivare cifra unitati
5.3.5 Funcţiile de afişare a cifrelor
Pentru a afişa pe afişajul cu 7 segmente cifrele între 0 şi 9 am implementat 10 funcţii prin
care se stabilesc segmentele care se activează pentru fiecare cifră care trebuie afişată. Mai jos s-a
exemplificat codul pentru funcţia de afişare a cifrei 1.
void afisare_1(void)
{
output_bit( PIN_D7, 1); // activare segment
output_bit( PIN_D6, 0); // activare segment
output_bit( PIN_B4, 0); // activare segment
output_bit( PIN_B3, 0); // activare segment
output_bit( PIN_B2, 0); // activare segment
output_bit( PIN_B1, 0); // activare segment
78
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
output_bit( PIN_B0, 1); // activare segment
output_bit( PIN_B5, 0); // activare punct
}
6. ANEXE
79
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.6.1 Placa de bază(vedere de sus)
Fig.6.2 Afişajul(vedere de sus)
80
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.6.3
81
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.6.4
Fig.6.5
82
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.6.6
Fig.6.7 Afişaj, circuit imprimat
(vedere dinspre partea plantată)
83
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.6.8 Circuitul imprimat al plăcii de bază, amplasarea componentelor şi stropuri
(vedere dinspre partea plantată)
84
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.6.9
85
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig.6.10 Circuitul impimat al plăcii de bază cu stropuri
(vedere dinspre partea plantată)
86
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
87
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig. 6.11 Circuitul imprimat al plăcii de bază
(vedere dinspre partea plantată)
88
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Fig. 6.12
89
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
Bill of Materials for:
C:\UTIL\CIRTRAX\CIRMAKER\CIRCUITS\MULTIMETRU DIGITAL-C520-1.BOM
Item Count Label-Value Attributes Designation
1 1 10nF/63V RAD0.2 C101
2 1 10uF/16V (none) C102
3 3 10uF (none) C201,C402,C405
4 1 2200uF/25V (none) C401
5 1 1uF RAD0.2 C403
6 1 4700uF/25V (none) C404
7 3 0.1uF RAD0.2 C406,C409,C501
8 1 100uF (none) C408
9 1 0.22uF RAD0.2 C502
10 1 1N4148 DOIODE0.4 D101
11 1 DZ6V2 (none) D102
12 1 DZ9V1 (none) D201
13 2 1N4148 DIODE0.4 D301,D302
14 3 1N4003 DOIODE0.4 D401,D402,D404
15 1 4X1N4003 DOIODE0.4 D403
16 1 BZX55C4V3 DIODE0.4 D501
17 3 REDCA (none) DISP1,DISP2,DISP3
18 1 0,2TA FUSE F401
19 2 0.2AT FUSE F402,F403
20 4 Comutator SIP8 KBD1,KBD2,KBD3,KBD4
21 4 BC307B TO-92B Q301,Q501,Q502,Q503
22 4 10k AXIAL0.4 R507-510
23 8 10k AXIAL0.4 R1,R3,R104,R202,R207,
R304,R306,R501,
24 6 220 AXIAL0.4 R2,R7,R12,R13,R14,R15
25 2 100 AXIAL0.4 R2,R205
90
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
26 7 7x220 AXIAL0.4 R511-517
27 2 100k AXIAL0.4 R4,R208
28 9 1k AXIAL0.4 R5,R10,R11,R107,R108,
R111,R206,R308,R502,
29 3 10k (none) R6,R204,R305
30 3 11k AXIAL0.4 R17,R18,R19
31 2 10k var SIP3 R101,R503
32 1 18k AXIAL0.4 R102
33 3 22k AXIAL0.4 R103,R505,R506
34 1 9k1 AXIAL0.4 R105
35 1 910 AXIAL0.4 R106
36 1 2k2 (none) R109
37 1 620 AXIAL0.4 R201
38 1 5k var SIP3 R203
39 1 1M AXIAL0.4 R210
40 1 10M AXIAL0.4 R211
41 1 2k7 AXIAL0.4 R301
42 1 250 (none) R302
43 1 470 AXIAL0.4 R303
44 1 9k1 AXIAL0.4 R307
45 1 20k var SIP3 R504
46 2 390 AXIAL0.4 R518,R519
47 1 Comutator SIP2 S401
48 1 Transformator (none) T401
49 4 LM741 DIP8 U1,U102,U201,U301
50 1 LM335 DIP8 U101
51 1 LM7912 TO-220 U401
52 1 LM7812 TO-220 U402
53 1 LM7805 TO-220 U403
54 1 C520 DIP16 U501
91
Universitatea TRANSILVANIA din Braşov PROIECT DE LICENŢĂ Facultatea de Inginerie Electrică şi Ştiinţa Calculatoarelor 2009
Specializarea ELECTROTEHNICĂ GENERALĂ
55 1 7447 DIP16 U502
7. BIBLIOGRAFIE
1. Paul Manolescu : Măsurări electrcice, Editura tehnică;
2. Conf. Dr. Ing. Gheorghe Pană : Curs de C.I.A. (Circuite Integrate Analogice);
3. Ciugudean, M., Proiectarea unor circuite electronice, Editura Facla, Timişoara, 1983.
4. Nicolau, E., Agoston, A. ş.a., Manualul inginerului electronist. Măsurări electronice,
Editura Tehnică, Bucureşti, 1979.
5. Pană, Gh., Electronică analogică implementată cu amplificatoare operaţionale, Editura
Universităţii Transilvania din Braşov, 2005.
92