Specifiche tecniche Progettare e realizzare un generatore di funzioni con le seguenti caratteristiche: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
forma d’onda: quadra, triangolare, sinusoidale; frequenza da 50 Hz fino a 100 kHz DC off-set regolazione duty-cycle dal 10% al 90% modulazione di ampiezza modulazione di frequenza
Si utilizzi il C.I. ICL8038 (o equivalente)
Schema a blocchi
Segnale portante (FM): se attivata questa opzione permette di ottenere uno sweep del segnale in uscita dal generatore di funzioni secondo parametri stabiliti dall’utente Regolazione della frequenza: permette all’utente di variare il valore della frequenza da un minimo di 50Hz ad un massimo di 100kHz senza ottenere variazioni dell’ampiezza del segnale di uscita
1
Generatore di funzioni: è il corpo centrale del sistema costituito da un ICL038 e permette di generare delle forme d’onda (triangolare, quadra, sinusoidale) i cui parametri (ampiezza,frequenza, duty-cycle…) vengono modificati dall’utente Regolazione del duty-cycle: consente all’utente di variare il valore del duty-cycle da un minimo del 10% ad un massimo del 90% Amplificatore: permette di adeguare le diverse ampiezze dei tre segnali uscenti dall’ICL8038 secondo dei parametri successivamente precisati per poi essere amplificati o attenuati in modo da avere in uscita da tutto il sistema un segnale con ampiezza compresa tra ±2V e ±20V Off-set: consente all’utente di variare l’offset del segnale in uscita fino a ±5V Sommatore: esegue la somma matematica del segnale amplificato o attenuato e dell’offset per dare in uscita il segnale finale
2
Generatore di funzioni ICL 8038 Caratteristiche tecniche L’integrato è in grado di: generare simultaneamente forme d’onda quadre, triangolari e sinusoidali in un campo di frequenze regolabile tra 0.001Hz e 300kHz. Il duty-cycle può essere variato tra il 2% e il 98% L’alimentazione può essere singola : tra 10V e 30V oppure doppia : tra ±5V e ±15V Presenta bassissime distorsioni (1% per l’onda sinusoidale) Alta linearità (0.1% per l’onda triangolare) L’uscita dell’onda quadra è open_collector
Principio di funzionamento La generazione delle forme d’onda si basa sulla carica e scarica a corrente costante del condensatore esterno C collegato tra il pin 10 e 11 ed alimentato dalla tensione Vsupply=V+-V-. Dallo schema a blocchi si ricava che l’integrato è costituito da due comparatori con soglie di commutazione pari a 2/3*Vsupply per il comparatore #1 e 1/3* Vsupply per il comparatore #2 che definiscono lo stato logico di un Flip-Flop. L’ingresso dei comparatori è collegato con un generatore di corrente costante #1 che eroga una corrente I, mentre l’uscita del Flip-Flop definisce lo stato aperto/chiuso di un interruttore che consente di connettere o sconnettere il generatore di corrente #2 che assorbe una corrente pari a 2I
Mediante circuiti adattatori (BUFFER) si preleva dal Flip-Flop il segnale ad onda quadra (duty-cycle 50%) e dal condensatore C il segnale triangolare. Il segnale sinusoidale è ottenuto da quello triangolare mediante una rete non lineare a transistor nota come sine-converter. La simmetria delle forme d’onda può essere modificata variando le correnti di carica(I) e di scarica (2I) del condensatore C. Ciò si ottiene inserendo dei resistori RA e RB tra i pin 4 e 5 come mostrato nello schema base di funzionamento
3
Il costruttore fornisce per i tempi t1 (livello alto dell’onda quadra) e t2(livello basso dell’onda quadra) le seguenti relazioni:
Mentre per valori di R=RA=RB vale la seguente relazione:
Il costruttore impone che la corrente I dei generatori interni all’integrato sia compresa tra 10μA e 1mA. La legge che fornisce il valore della corrente I in funzione di alcuni parametri circuitali è la seguente:
NOTA
Per maggiori informazioni riguardanti l’ ICL8038, consultare il manuale della
4
Segnale portante (FM) Segnale a dente di sega Questo circuito è stato realizzato per poter generare un segnale il quale, applicato al generatore di funzioni, provoca una variazione della frequenza d’uscita (sweep) con un periodo uguale a quello del segnale modulante e un Δf ( fMAXout – fminout ) proporzionale all’ampiezza del segnale modulate. Il segnale modulante è stato creato utilizzando un UJT (transistor ad unigiunzione) e come da figura, è possibile osservare la disposizione dei componenti; prelevando il segnale dal condensatore, si ottiene un segnale a dente di sega come da figura1. Per eliminare l’offset di tensione che viene a crearsi sul condensatore, è stato necessario interporre tra il generatore di funzioni e l’emettitore dell’UJT, un condensatore da 100nF (in modo da creare un filtro passa alto) cosicché arrivi al generatore di funzioni solamente il segnale a dente di sega.
fig 1 Le specifiche tecniche richiedono uno sweep regolabile del segnale in uscita (onda quadra, triangolare o sinusoidale), quindi è stato necessario collocare al posto di R, una serie costituita da una resistenza da 5,6 kΩ e un potenziometro da 120 kΩ, mentre per la regolazione dell’ampiezza è stato utilizzato il potenziometro da 10 kΩ “P1”, in modo da ottenere un’ampiezza del segnale a dente di sega compreso tra 2V e 6V (i calcoli utilizzati per ricavare il valore di R e di C sono riportati alla fine della presente pagina).
Caratteristiche del 2N2646 fig 2 Per ottenere un periodo di sweep del segnale in uscita compreso tra 50Hz e 1500Hz è stato necessario variare il periodo del segnale a dente di sega. Essendo il periodo del segnale generato uguale a
Scegliendo un valore di: C=100nF Il valore di R risulta Per valori di f compresi tra 50Hz e 1,5kHz, il valore di R risulta: 5600Ω
