Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Przerzutnik Schmitta i pętla histerezy

dgaleza 16 Cze 2005 20:55 63487 45
  • #1 16 Cze 2005 20:55
    dgaleza
    Poziom 20  

    Mam dwa małe pytanka.

    1.Jak obliczyć napięcia progów przełączania przrutnika Schmitta (chodzi o progiw pętli histerezy), mając podane wartości tranzystorów, rezystorów i napięcie. Schemat zamieszczam poniżej.

    2. Jak obliczyć mając dane napięcia prógów przełączania, ile wyniesie napięcie wyjściowe podczas "działania" 2 progu, a ile podczas 1.

    Przykładowe wartości
    R1 - 10k
    R2 - 100k
    R3 - 10k
    R4 - 100k
    R5 - 100k
    T1 - BC548
    T2 - BC548

    Za odpowiedzi gwarantuję "Pomógł"

    0 29
  • #2 16 Cze 2005 21:44
    jony
    Specjalista elektronik

    Najlepiej do takich celów nadają się komputery :D
    Dołączam przebieg histerezy tego układu.
    Gdy napięcie wejściowe wzrośnie do ok. 5V(czerwona strzałka)
    To na wyjściu mamy 9V czyli T2 zatkany i dalsze zwiększanie napięcia już nic nie zmienia.
    Dopiero jak napięcie wejściowe zmaleje do ok. 1.2V to na wyjściu mamy ok. 4.5V

    1
  • Pomocny post
    #3 16 Cze 2005 22:10
    jony
    Specjalista elektronik

    Oto wzór na napięcie progowe
    Up2=Ubs2-UbeT2
    Gdzie:
    Ubs2=napięcie na bazie T2

    Ubs2=Rr2*[(Ucc+Usat)/R1+(Ucc/R2+R4)+(Ubet2/R3)]
    Gdzie:
    Rr2=(R2+R4) II R1 II R3
    Gdzie:
    II = znaczy równolegle połączone
    To na razie tyle
    Wzór na drugie będzie podobny ale na razie jestem w trakcie jego ustalania (wyprowadzania)

    1
  • #4 16 Cze 2005 22:17
    dgaleza
    Poziom 20  

    Bardzo dziękuje, ale taki sam wykres jest w Oślej łączce. Akurat studiuję drugą wyprawę i pojawił się ta przerzutnik Schmitta.

    Chodzi mi o wzory jak to wyliczyć, bądź jakieś programy.

    Dodano po 7 [minuty]:

    Dziękuję z wzór na Up2.

    Czy mógłbyś podstawić pod ten wzór liczby oraz szerzej go opisać, ponieważ nie rozumiem kilku rzeczy.

    0
  • #5 16 Cze 2005 22:23
    jony
    Specjalista elektronik

    Dziś już nie mam czasu może jutro

    0
  • #6 16 Cze 2005 22:24
    dgaleza
    Poziom 20  

    nie ma problemu. jutro tez będzie dzień

    0
  • Pomocny post
    #7 17 Cze 2005 21:21
    jony
    Specjalista elektronik

    Oto wzór na napięcie progowe
    Up2=Ubs2
    Gdzie:
    Ubs2=napięcie na bazie T2
    Ubs2=Rr2*[(Ucc+Usat)/R1+(Ucc/R2+R4)+(Ubet2/R3)]
    Gdzie:
    Rr2=(R2+R4) II R1 II R3

    To liczymy
    1/Rr2=1/(100k+100k)+1/10K+1/10K=5m+100m+100m=205m
    Rr2=1/205m=4.8k
    Ubs2=4.8K*(9+0.5)/10k+9/200K+0.65/10k)=
    =4.8k*(920uA+45uA+65uA)=4.8k*1.03mA=4.944=5V
    to jest napięcie na bazie T2 i jedno z napięć progowych
    Co do drugiego wzoru to mam problem z jego wyprowadzeniem
    Dlatego zamieszczam schemat (zobacz schemat)trochę innej wersie tego układu.
    I podaje wzory z książki;
    Up1=Ucc*R2/R1+R2
    Up2=Up1/1+(1/Re*(R1*R2/R1+R2))+Ube/1+(Re*(R1+R2/R1*R2)
    Sposób obliczani rezystancji:
    Przyjmujemy napięcie zasilania Ucc=9V, Ube=0.65
    Napięcia progowe Up1=5V, Up2=1,2V o przyjmujemy wartość
    Rc=10k,i AUc2=3.5V= o ile zmieni się napięcie na kolektorze T2(na wyjściu)
    gdy przechodzi z stanu nasycenia do zatkania.
    1
    AUc2+Up1<Ucc= 5+3.5=8.5 < Ucc=9

    2
    obliczamy Re
    Re=(Up1-Ube/AUc2)*Rc = (5 - 0.65/3.5)*10 = 12.4=12K

    3
    obliczamy prąd emitera T1
    Ie1=Up2 – Ube/Re = 1.2 – 0.65/12k= 45uA

    4
    obliczamy stosunek rezystancji R1/R2
    R2/(R1+R2) = Up1/Ucc = 5/9 = 0.55 zatem
    R1/R2=(1/0.55) – 1 = 1.8 – 1 = 0.8
    5
    obliczamy rezystory R1 i R2
    R1=Up1 - Up2/Ie1 * (1+ R1/R2) = 5 – 1.2/0045 * 1.8 = 150k

    R2=R1/0.8 = 190k
    I to tyle, w praktyce lepiej zastosować jako przerzutnik schmitta wzmacniacze
    Operacyjne i wzory się upraszczają

    0
  • #8 17 Cze 2005 22:48
    dgaleza
    Poziom 20  

    jony napisał:
    Ubs2=4.8K*(9+0.5)/10k+9/200K+0.65/10k)=
    =4.8k*(920uA+45uA+65uA)=4.8k*1.03mA=4.944=5V


    1.Skąd wzięło się to 0,5 (Usat) i co to wogule jest???

    2.Proszę kogoś o poisanie w podobny sposób Up1.

    0
  • Pomocny post
    #9 17 Cze 2005 23:25
    jony
    Specjalista elektronik

    Jest to napięcie nasycenia tranzystora.(między kolektorem a emiterem)
    Gdy tranzystor znajduje się w stanie nasycenia to przewodzą dwie diody,
    baza-emiter Ube i baza kolektor Ubc i to właśnie to napięcie powinno tam być
    we wzorze a nie Usat.
    A wynika ono ze schematu zastępczego gdy T1 jest zatkany.
    A problem z drugim wzorem jest taki że gdy T1 przewodzi a T2 jest zatkany.
    To napięcie na emiterze zależy do Uwe. I nie potrafię wyprowadzić wzoru
    Przy jakim Uwe tranzystor T1 jest zatkany.

    0
  • Pomocny post
    #10 18 Cze 2005 03:31
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    Rysując układ trochę innaczej niż zwykle widzimy, że mamy doczynienia z układem różnicowym sterowanym różnicą napięć: Uwe-Uc1.
    Dla wyliczenia napięć przełączania rozpatrujemy dwa stany krańcowe:
    (zakładam, że tranzystory są identyczne β1=β2=β)

    Uwe=0:

    Tranzystor T1 zatkany, T2 przewodzi (na razie nie wiadomo czy jest nasycony czy aktywny).

    Prąd bazy T2:

    $$Ib_2=\frac{Ucc-Ube}{R2+R4+(\beta+1)*R3}$$

    Napięcie na bazie T2:

    $$Ub_2=Ucc-Ib_2*(R2+R4)$$

    Podstawiając Ucc=9V i Ube=0.65V, β=300

    $$Ib_2=\frac{(9-0.65)}{(100k+100k+301*10k)}=2.6uA$$

    Z tego wynika, że prąd kolektora musiałby wynosić

    Ic2=Ib2*β=0.78mA

    Napięcie na emiterze T2:

    Ue2=R3*Ib2*(β+1)=7.82V

    Napięcie na kolektorze:

    Uc2=Ucc-β*Ib2*R1=9-300*2.6uA*10000=1.174V

    Ponieważ otrzymaliśmy sprzeczność Uc<Ue to oznacza, że tranzystor T2 jest nasycony i trzeba zastosować odpowiedni model zastępczy.
    (Powyższe sprawdzenie jest konieczne, ponieważ nie zawsze rezystor R1 będzie wystarczająco duży by T2 był nasycony (nawet jest to niezalecane bo tranzystor nasycony dłużej się wyłącza).

    Liczymy prąd w obwodzie Ucc-R1-Ucesat-R3:

    $$Ic_2=\frac{(Ucc-Ucesat-(Ucc-Ube)*\frac{R3}{R3+R2+R4})}{R1+\frac{R3*(R2+R4)}{R3+R2+R4}}=435uA$$

    Napiecie na bazie T2 będące jednocześnie napięciem progowym Uh wynosi:

    Uh=Ub2=Ucc-R1*Ic2-Ucesat+Ube=9-435uA*10k-0.1+0.65=5.2V

    =============================================

    Teraz rozpatrujemy drugi przypadek Uwe=Ucc.

    Tranzystor T1 przewodzi:

    $$Ib_1=\frac{Uwe-Ube}{R5+R3*(\beta+1)}$$

    Zakładając optymistycznie β=300 (jeszcze nie wiemy, że tranzystor jest nasycony) otrzymujemy:

    Ib_1=(9-0.65)/(100k+301*10k)=2.68uA i Ic=β*Ib1=0.8mA (***)

    Z wartości rezystorów i prądu Ic1 wynika jednak, że T1 jest nasycony.

    Wyliczamy prąd kolektora T1:

    $$Ic_1=\frac{(Ucc-Ucesat-(Ucc-Ube)*\frac{R3}{R3+R5})}{R2+\frac{R3*R5)}{R3+R5}}=74.6uA$$

    Napięcie na kolektorze T1 i jednocześnie napięcie UL wynosi:

    Ub1=Ucc-R2*Ic1=9-74.6uA*100k=1.54V

    Przełączenie nastąpi gdy napięcie Uwe spadnie poniżej Uc1=1.54V

    Rzeczywiste napięcia UL 9 i UH będzie trochę niższe ponieważ dla małych prądów tranzystora T1 Ube<0.65V i Ucesat<0.1V (z modelowania wynika odpowiednio 0.63V i 0.012V). Dla tych wartości UL=1.46V i UH=5.218V

    Jeżeli z testu (***) wynika, że T1 nie jest nasycony tylko jest w stanie aktywnym to dla wyliczenia UL rozwiązujemy równanie:

    Uwe=Uc1

    0
  • #11 18 Cze 2005 09:43
    dgaleza
    Poziom 20  

    A czy istnieje może scalony przerzutnik Schmitta lub cos podobnego. Albo napiszcie jak wykorzystać te wzmacniacze operacyjne.

    0
  • #12 18 Cze 2005 11:04
    marcinj12
    Poziom 40  

    Najprościej wykorzystać bramki ze Schmittem: układ 4093 ma 4 bramki NAND, a 40106 - 6 inwerterów. To są te najczęściej stosowane. Minusem jest to że nie ma tam możliwości ustalenia progu histerezy.

    0
  • #13 18 Cze 2005 12:12
    leszek.b
    Poziom 29  

    Witam
    "A czy istnieje" owszem tak
    Układ scalony- UCY 74121 -Schmitta

    0
  • #14 18 Cze 2005 21:13
    dgaleza
    Poziom 20  

    Ściągnąłem sobie dokumentacje układu UCY 74121, ale czy moglibyście wytłumaczyć mi jego działanie.

    0
  • #15 19 Cze 2005 03:54
    Paweł Es.
    Pomocny dla użytkowników

    74121 to jest układ multiwibratora monostabilnego o czasie impulsu z zakresu 40ns do 28 s ustawianych zewnętrznymi elementami R i C.
    Na wejściu wyzwalającym B jest przerzutnik Schmittakształtuścy sygnał wyzwalający.

    Układ po podaniu sygnału wyzwalającego generuje impuls o czasie trwania:

    t=ln2*R*C≈0.693*R*C

    Wejście B reaguje na zbocze narastające a wejscia A na opadające.

    0
  • #16 19 Cze 2005 11:18
    dgaleza
    Poziom 20  

    1. Która nóżka w układzie jest odpowiedzialna za Uwe, a która za Uwy???

    2. Jak ustalić progi histerezy??? (wzory itp)

    0
  • Pomocny post
    #17 19 Cze 2005 17:25
    jony
    Specjalista elektronik

    Wyjścia to nóżki 6(Q) i 1 a wejścia to 3(A1), 4(A2), 6(B).
    Układ 74121 jest to przerzutnik monostabilny generujący
    Impuls dodatni (6) lub ujemny (1) o określonym czasie trwania.
    Czas trwania impulsu ustawiony jest przy pomocy elementów RC dołączonych zewnętrznie. Jeżeli podamy na nóżkę 3 (A1) stan niski to rosnące
    zbocze na wejściu 5 (B) spowoduje wygenerowanie impulsu na wyjściu Q (6) o czsie trwania T=0.7RC. zresztą jak masz dokumentacje tego układu to tam jest tablica prawdy, FUNCTION TABLE. Pierwsza linia tabeli pokazuje że jeśli A1 = L, B = H i
    A2 = X co znaczy ze nieważne co tam będzie za stan, może być H lub L i tak impuls nie zostanie wygenerowany. Z piątej lini możemy wyczytać, żę jeśli A1= H i B=H to opadające zbocze na wejściu A2 spowoduje wygenerowanie impulsu na wyjściu Q(6)
    W układach scalonych nie da się regulować progu histerezy.
    Jak chcesz go rulować to zastosuj ten układ:
    http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/schmitt.html#c1

    0
  • #18 19 Cze 2005 23:52
    dgaleza
    Poziom 20  

    Dziękuje za link. Tylko o jakim układzie jest tam mowa???

    0
  • #20 20 Cze 2005 21:17
    dgaleza
    Poziom 20  

    podałes link do świetnej strony. Jest tam kalkulator do obliczania pewnych rzeczy. Tylko mam pytanie (nie za barzdo orientuję sie w angielskim).

    Jak obliczyć progi histerezy (czy są to napięcia V2, V2'???).

    0
  • Pomocny post
    #21 20 Cze 2005 21:27
    jony
    Specjalista elektronik

    ta to sa V2 i V2'

    0
  • #22 21 Cze 2005 14:58
    leszek.b
    Poziom 29  

    Witam
    Polecam kążke -Cyfrowe układy scalone . Marian Łakomy,Jan Zabrodzki
    Warszawa 1986-wydanie trzecie .
    Prawie całość jest poswiecona -temat interesujacy Cię

    0
  • #23 10 Sty 2006 01:59
    karcharoth
    Poziom 10  

    Ja mam natomiast pytanie odnośnie analizy częstotliwościowej układu Schmitta? W załączniku zamięściłem schemat układu i "próbę" analizy AC - wzmocnienie układu w funkcji częstotliwości. Mój problem polega na tym, iz nie wiem czy tak powinno byc (bo nigdzie nie znalazlem zadnego wykrasu zmiennopradowego dla przerzutnika schmitta). Napiecie wejsciowe ustawione jest na takim poziomie, ze oba tranzystory przewodza. Oczekuje na jakiekolwiek sugestie. Pozdrawiam.

    0
  • #24 10 Sty 2006 16:45
    jony
    Specjalista elektronik

    Trzeba zadąć sobie pytanie, po co nam ta charakterystyka?
    Układ po podaniu sygnały zmiennego wytwarza na wyjściu przebieg o kształcie prostokątnym i o częstotliwości takiej samej jak częstotliwość sygnału wejściowy. Zresztą w większości zastosowań na wejście podany jest sygnał wolno zmienny. Wiec nie interesuje nas w ogóle analiza ac która w pspicu daje błędny wynik dla analizowanego układu.
    Zresztą zastanów się sam jaka trudna jest do wykreślenia charakterystyka w dziedzinie częstotliwości, bo jak zaznaczyć to na wykresie że sygnał o częstotliwości 1K może mieć wartość 6.7V dla sygnału od zera do 3.7 i 10V a dla sygnału w przedziale 3.1 do 10V i tak samo dla innych częstotliwości.

    0
  • #25 10 Sty 2006 20:50
    karcharoth
    Poziom 10  

    Czyli dla układu schmitta nie przeprowadza się analizy AC? Jak w taki razie zbadać stabilność tego układu?
    Mam jeszcze kilka problemow. Prowadzacy podal warunki odnosnie tego ukladu. fmax=100kHz - i wlasnie nie wiem czy to ma byc fmax przelaczania (bo trafilem na taki termin) czy maksymalna czestotliwosc do jakiej uklad ma dzialac?
    Uwej ma byc na poziomie (0.1 do 1)V i dostalem sugestie zeby na wejsciu zastosowac wzmacniacz nieliniowy, ktory dla wiekszych napiec zasilajacych obnizalby napiecie wejsciowe i odwrotnie.
    Natomiast napiecie wyjsciowe musi byc odpowiednie aby wysterowac bramki TTL (tu trafilem, ze to napiecie powinno byc na poziomie ok 1.7V)?

    0
  • #26 19 Mar 2006 20:04
    domel87
    Poziom 2  

    I to tyle, w praktyce lepiej zastosować jako przerzutnik schmitta wzmacniacze
    Operacyjne i wzory się upraszczają[/quote]
    A ja poprosił bym o układ na WO i o wzorki z góry thx :D

    0
  • #27 19 Mar 2006 21:37
    jony
    Specjalista elektronik

    A oto wzory
    $$Up1=Ucc*\frac{R2}{(R1||R3)+R2}$$

    $$Up2=Ucc*\frac{R2||R3}{R1+(R2||R3)}$$

    R||R - oznacza równolegle połączone rezystory.
    I dla wartości jak na schemacie i Ucc=9V
    mamy
    Up1=9*(10/15)=6V
    Up2=9*(5/15)=3V

    Czyli jak napięcie wejściowe znajduj się w przedziale 6V do 3V to na wyjściu wzmacniacza panuje stan niski.
    Aha i to są wzory aktualne dla zasilanie napięciem pojedynczym.

    Wzory do zasilania symetrycznego są takie same tylko zamiast Ucc trzeba wstawić sumę napięcia dodatniego i ujemnego Ucc-Uee i pamiętać że od wyniku trzeba odąć Ucc
    Np. Jak mamy przerzutnik schmitta jak na rysunku tylko zasilany symetryczne Ucc=15V a Uee=-15V Tak samo rezystor R2 jest teraz podłączony do Uee a nie do masy.
    To mamy
    Up1=30*(10/15)=20-Ucc=20-15=5V
    Up2=30*(5/15)=10-Ucc=10-15=-5V

    2
  • #28 26 Maj 2006 12:50
    domel87
    Poziom 2  

    A jeszcze poprosił bym o wzór ścieżek do płytki drukowanej, jak ją wykonac?

    1
  • #29 11 Mar 2008 21:00
    ebambo
    Poziom 10  

    prosilbym jeszcze o wzór na histerezę dla tego układu ze zdjęcia schmitt_WO.JPG

    0
  • #30 11 Mar 2008 21:45
    jony
    Specjalista elektronik

    Szerokości histerezy wynosi ΔUh=Up1-Up2

    0