Analiza działania obwodu...

[Sargo]

Witam, prosiłbym o podpowiedzi dotyczące zasady działania układu oraz ewentualne sugestie co do podziału obwodu na bloki funkcyjne i ich znaczenie.

[Michał17]

Możesz napisać coś więcej np. skąd to masz

[Sargo]

Układ został przyznany losowo na zajęciach z pracowni elektronicznej... Z teorii jaką dysponuje do niego wynika, że bazuje na tranzystorowym przerzutniku asymetrycznym Schmitta. Niestety reszte sprawozdania muszę sam dorobić i tu jest pies pogrzebany - to pierwszy i ostatni obwód jaki analizuję, więc nie posiadam za dużego doświadczenia.

[Gutek]

Ja tam widze wzmacniacz róźnicowy na Q4 i Q5 ze źródłem prądowym zroboionym z Q6

[Sargo]

Niestety zostało mało czasu na skończenie tego projektu i prosiłbym o jakieś konkretne podpowiedzi!
Jestem fizykiem a nie elektronikiem, a tych drugich jak mniemam nie brakuje! Nie prosze o zrobienie sprawka, ale o nakierowanie na istotne elementy. Stwierdzenia typu wzmacniacz a nie przerzutnik za dużo nie wnoszą nowego do globalnego spojrzenia na zasadę działania układu! Nie zmienia to faktu, że doceniam każdą chęć pomocy, i za którą serdecznie dziękuję! Pozdrawiam!

[Jony130]

A ten schemat to w ogóle poprawny jest
Bo mi się wydaje ze ten przerzutnik nigdy nie zmieni stanu na przeciwny.
Tranzystory Q3, Q7, Q6 to źródła prądowe. I tak ze schematu to chyba miał to być jakiś generator przebiegu trójkątnego ale pewności nie mam, no chyba ze układ ma całkiem inne przeznaczenie.
I Q4, Q5 można nazwać jeszcze dwójnikiem o ujemnej rezystancji

[Sargo]

Zlutowałem go, podłączyłem do gen. - diody się zaświeciły i pozdejmowałem charakterystyki napięciowe na kolektorach tranzystorów bo na reszcie był płaski sygnał. No powoli zaczyna się rozjasniać! A co do przeznaczenia to sam nie mam zielonego pojęcia, jak się pytałem po ludziach to rozmowa kończyła się na "to wygląda jak... hmmm...".

[Jony130]

Do ze diody świecą to żadna nowość. Diody te są niezależnie włączone do zasilania.
I ten układ na tranzystorach w ogóle nie wpływa na te dwie diody led.
Układ rzeczywiście jest „dziwny”, i tak jak mówię Q1 będzie praktycznie cały czas zatkany. I potencjometr który miał niby regulować prąd tego tranzystora nic nie będzie regulować.
A ten dwójnik o ujemnej rezystancji na Q4, Q5 nie zmieni stanu i zawsze będzie przewodził
Q5 a Q4 będzie zatkany. I jedyne przeznaczenie jaki teraz przychodzi mi do głowy to.
Układ ten nie ma żadnych walorów użytkowych, a jedynie dydaktyczne. Który sprawdza czy student potrafi obliczyć wartości prądów i napięć w układzie.
I dla uproszczenia analizy tranzystory Q3 można zastąpić źródłem prądowym o wydajności 91uA, A tranzystory Q7 i Q6 źródłami o wydajności 9mA itp.

[Sargo]

Dziękuje!

[ Dodano: 2007-02-06, 11:35 ]
Witam ponownie okazało się, że schemat był odrobinne zły. Poniżej zamieszczam poprawną wersję.

[img=http://img366.imageshack.us/img366/1678/obwodyk5.th.jpg]

Mam kilka pytań odnośnie tego nowego układu:

1). Pytanie jak zmienia się działanie tego przerzutnika przez wstawienie R8 do obwodu kolektora (jak na poniższym rysunku) w stosunku do klasycznego przerzutnika Schmitta, gdzie baza tranzystora T4 jest połączona z uziemieniem przez R8? Na co to ma wpływ i czy jest to korzystniejsze?

2). Jaką funkcję pełni dioda D1 i rezystor R10?

[Jony130]

AD1.
Wygląda na to ze skróci się czas w jakim przewodzą obydwa tranzystory T3, T4 a tym samym inaczej będzie wyglądał przebieg napięcia na C2 i częstotliwość. ( ale to taki mój strzał, pewności nie mama )
Ad2.
D1 i R10 pełni role źródła napięcia odniesienia dla źródeł prądowych na T5, T6 ,T7.
Prąd dych źródeł wynosi Iż=(UD1-Ube)/Re
Gdzie:
Re - rezystor w emiterach tranzystorów T5, T6, T7

[Sargo]

No to jak już tak dobrze idzie to zapytam od razu o zastępcze schematy dla tranzystorów T2, T3 i T4.
Chcąc policzyć spadki napięć i prądy w całym obwodzie z czego musze skorzystać? Mam do wyboru model hybrydy "PI" (związany z prądem bazy) i model T (związany z prądem emitera), przy analizie małosygnałowej.
Jeśli chodzi o potraktowanie T1, T5 - T7 jako źródeł prądowych to rozumiem, że korzystam z takiej podmiany:

[img=http://img95.imageshack.us/img95/5754/zrpradim9.th.jpg]

Acha i czy analiza małosygnałowa jest tutaj konieczna?

[Jony130]

No tak tranzystory T5, T6, T7 zastępujesz źródłami prądowymi o wydajności tak jak już napisałem 90uA, 9mA, 9mA. Czyli usuwasz R9 do R12 diodę D1 i tranzystory T5..T7.
I w miejsce obwodów kolektor emiter usuniętych tranzystorów wpinasz idealne źródła prądowe o wydajności jak wyżej.
Model małosygnałowe ci się tu nie przyda.
Na początek musisz wyznaczyć charakterystykę układu złożonego z T3, T4 i tych dwu źródeł prądowych po 9mA. A konkretnie to wyznaczyć prąd jak będzie płyną ze źródła sygnału włączonego miedzy bazę a masę.
Szerokość pętli histerezy będzie w tym układzie wynosić ok. 3V i wynika to z wartości R2 jak i zmiany prądu kolektora T2 która będzie wynosić Ia=(5.4V-9mA*307)/(R7+307)-9mA=
= -6.9mA
Ib=(5.4V/1.3K)-9mA=4.8mA i szerokość pętli histerezy będzie wynosić
Ih=6.9mA-4.8mA=2mA Uoh=2mA*R2=3V
5.4V to zgodnie z zasadą Thevenina napięcie zastępcze 5.4V=R8/(R8+R4)
307om=R4||R8
A z tego wynika ze napięcie na kondensatorze będzie zmieniało się o 3V.
I teraz wystarczy wyznaczyć prąd ładowania tego kondensatora by określić z jaką częstotliwością pracuje ten generator. A teraz nie mam na to czasu. Zresztą ty i tak z tego pewnie nic nie rozumiesz. Bo główną role odgrywa T3, T4 i jego ujemno-rezystancyjny odcinek charakterystyki wejściowej (Uwe/Iwe).

[Sargo]

Niestety za mało wiadomości na ten temat. Poprostu to co napisałeś odniose do teorii przerzutników, itp. i pokombinuje. I tak musze w miare to pojąć bo będzie odpytka z tego. Spróbuje poradzić sobie z tym.
Serdecznie dziękuję za twój poświęcony czas i pomoc!!

[Jony130]

No dobra dokończę swoją super uproszczoną analizę (błąd nie większy niż 10%).
Wiemy ze napięcie na kondensatorze będzie zmieniać się o Δ3V.
Kondensator C2 ładowany jest prądem będącym różnicą prądów T1, T2, T5.
Prąd tranzystora T5 wynosi Ic5=(UD1-Ube5)/R9=(6.8V-0.6)/68K=91u=90uA (zaokrągliłem wynik).
Prąd tranzystora T1 będzie wynosił:
Gdy T3 jest nasycony a T4 zatkany praktycznie cały prąd źródła prądowego na T7 płynie przez T3 a tym samym przez R3. I na podstawie II prawa Kirchhoffa możemy napisać
UR3=Ube1+Ie*R13+R1.
Prąd źródła na T7 wynosi Ic7=(UD1-Ube7)/R12=(6.8V-0.65V)/680=9mA.
Więc napięcia ma R3 będzie wynosić UR3=9mA*360=3.24V
Czyli prąd tranzystora T1 będzie wynosić
Ic1=(UR3-Ube1)/(R13+R1)=(3.24V-0.6V)/360om=7.3mA (założyłem ze potencjometr jest ustawiony w skrajnym położeniu)
Teraz prąd T2 to prąd bazy którego średnia wartość będzie wynosić 10uA (Ib=Ic/beta)
W fazie ładowania kondensatora gdy przewodzi T1 prąd płynący do kondensatora wynosi ok.
Ił=7.3mA-20uA-90uA=7.2mA. I kondensator zwiększy swoje napięcie o 3V w czasie
t1=(C*V)/I=(3V*10nF)/7.2mA=4.1us.
W czasie rozładowania kondensator T1 będzie zatkany i prąd rozładowujący kondensator będzie wynosić Ir=Ic5-Ib2=90uA-10uA=80uA
Kondensator zastanie rozładowany w czasie t2=(3V*10nF)/80uA=375us.
I okres będzie wynosić T=t1+t2=380us i F=1/T=2.6KHz
Zwróć uwagę ze prąd rozładowania jest stały, a potencjometrem R13 regulujemy czas narastania zbocza sygnału. I np. jak ustawimy by R13+R1=10K to czas narastania będzie wynosić około t1=30n/164u=183us i okres będzie wynosił ok. T=558us i F=1.8KHz
I tak oto obliczyliśmy częstotliwość tego generatora.
A teraz wyznaczmy napięcia na kondensatorze. Pomocne w jego wyznaczeniu będzie miał fakt ze T2 pracuje jak gdyby w roli wtórnika emiterowego.
Napięcie na kondensatorze obsiane jest taką zależnością UC2=V1-UR2-Ube
I teraz UC2min=12V-(6.9mA*1.5K)-0.6V=1.05V
I UC2max=12V-(4.9mA*1.5K)-0.6V=4.05V
Czuli wszystko się zgadza napięcie na kondensatorze zmienia się o 3V.
Wszystko rozbija się o ten przerzutnik zbudowany na T3, T4 i wyznaczeniu tych dwu prądów Ia, Ib i Ih .
A tak swoją drogą to trochę dziwne ze ty fizyk musisz analizować takie układy, co to za uczelnia??
To trochę jak by elektronik uczył się mechaniki kwantowej.
Proponuje udać się do biblioteki i wypożyczyć sobie jakąś książkę która ma w tytule „układy impulsowe” i zobaczyć czy nie ma tam analizy tego przerzutnika (akurat nie mama żadnej pod ręką by sprawdzić) na T3, T4.
I potem zobacz na moje wzory na Ia i Ib które są zmodyfikowane dla tego konkretnego przypadku, gdy do klasycznego układu dołączamy T6 jak i sposób włączenia R8.
Bo wzory będą inne gdy nie ma tych elementów.

[Sargo]

Jony130 masz PW (jeśli jest 2x to srry, mam problemy z przeglądarką).
Jak znajde odrobine czasu to postaram się dorzucić to co zrobiłem (zasada działania -opis bez obliczeń, bo te już tu są) może ktoś inny trafi na podobny obwód, to będzie przynajmniej miał jakiś odnośnik.

[ Dodano: 2007-02-15, 10:59 ]
Jak obiecałem wrzucam opis działania. Za ewentualne literówki z góry przepraszam!

Układ przedstawia generator sygnałów nieliniowych oparty na wykorzystaniu zmodyfikowanego
asymetrycznego przerzutnika Schmitta. Modyfikacja ta polega na wprowadzeniu rezystora R8 do obwodu kolektora
tranzystora T4, a nie jak w klasycznym przerzutniku Schmitta, gdzie baza tranzystora T4 byłaby połączona przez
rezystor R8 z uziemieniem. Takie umiejscowienie rezystora R8 powoduje, że wraz z rezystorem R4 powstaje
dzielnik napięcia i zgodnie z zasadą Thevenina wypadkowa siła elektromotoryczna, jak i opór widziany z zacisku
kolektora tranzystora T4 w stronę zasilania ulega zmianie. Prawdopodobnie prowadzi to do zmiany punktów
przełączenia.
Kondensatory C1 i C3 umieszczone równolegle do szyn zasilających odfiltrowują część sygnału związanego z
wyższymi częstotliwościami, które mogły przeniknąć ze źródła zasialnia bądź wyindukować się w przewodach.
Diody LED służą jako sygnalizatory poprawnej pracy uładu, zaś rezystory R5 i R13 służą do ograniczania
przepływającego przez nie prądu.
Tranzystory T5, T6 i T7 to źródła prądowe o wydajności odpowiednio 90μA, 9mA, 9mA:
IT i=UD1−UBE/ REi (i = 5, 6, 7),
gdzie:
- REi – to oporność w obwodzie emitera;
- przyjmujemy: UBE ≈ 0.7V, UD1 ≈ -5.2V;
Dioda D1 wraz z rezystorem R10 pełni rolę źródła napięcia odniesienia dla źródeł prądowych powyższych trzech
źródeł prądowych. Określa napięcia na bazach tranzystorów od T5 do T7.
Również tranzystor T1 jest źródłem prądowym, przy czym jest kluczowane przebiegiem kolektora T3, tzn stan
źródła prądowego (włączone/wyłączone) T1 zależy od tego, czy płynie prąd kolektora T3 czy nie.
Jeśli T3 przewodzi, to kondensator C1 jest ładowany różnicą prądów źródeł T1 – T3, przy czym prąd T1 musi być
większy od prądu T5, i wzrasta na nim napięcie.
Tranzystor T2 służy do odwrócenia fazy tego napięcia, co oznacza, że napięcie na kolektorze traznystora T2 - które
jest jednocześnie równe napięciu na bazie tranzystora T3 - maleje. Jeśli napięcie to osiągnie dolną granicę histerezy
przerzutnika T3-T4 wówczas zaczyna przewodzić tranzystor T4, a T3 przechodzi w stan zatkania. Ponieważ prąd
kolektora T3 steruje źródłem prądowym T1, więc z zatkania tranzystora T3 wynika, że prąd IT1 = 0. Cały prąd źródła
prądowego T5 rozładowuje kondensator C2 i maleje na nim napięcie. Ponownie tranzystor T2 zmienia fazę tego
napięcia i obserwujemy wzrost napięcia na kolektorze tranzystora T2 i bazie T3. Jeśli napięcie to osiągnie górną
granicę histerezy przerzutnika T3-T4 wówczas zaczyna przewodzić tranzystor T3, a T5 się zatyka. Źródło prądowe
T1 ponownie jest wysterowane i kondensator C2 zaczyna się ładować. Cały proces się powtarza.
Na kondensatorze C2 występuje napięcie piłokształtne, a na kolektorze tranzystora T3 prostokątne. Potencjometrem
P1 występującym w obwodzie emitera tranzystora T1 można zmieniać prąd źródła T1, a więc zmieniać czas
ładowania kondensatora C2. Służy on zatem do ustalania częstotliwości generatora. Jeśli chodzi o czas
rozładowania tego kondensatora, to zależy on od prądu źródła T5 i nie ulega zmianom w trakcie całej pracy układu.