طراحي و ساخت فانكشن ژنراتور

جزئیات و دریافت

پيشگفتار :

گسترش صنعت الaكترونيك در كشور و نياز به نيروهاي متخصص براي پيشبرد هر چه بهتر اين صنعت لزوم  آشنايي دانشجويان اين رشته با كاربرد هاي علمي وفني را ايجاب مي كند .

 كمبود كاركردهاي عملي و تئوريك بودن اكثر دروس و مطالب دانشگاهي ، باعث تك بعدي شدن دانشجويان و ايجاد مشكلاتي در استفاده از مطالب خوانده شده براي پيشرفته كردن صنعت كشور شده است .

همانطوريكه تا امروز  در كشورما و بسياري از كشورهاي در حال پيشرفت ديده شده ، فقط تحقيقات و يا تعميرات براي پيشرفته شدن يك كشور كافي نيست و در كنار تمام اين فعاليت ها نياز به بخش ها و افرادي براي تبديل تحقيقات انجام شده به كاركردهاي  عملي احساس مي شود و اين بخش ها به عنوان پلي براي اتصال دو بخش تحقيقات و تعميرات شمرده مي‌شوند .

در اين  راستا پروژه  كارشناسي ـ به عنوان آخرين آزمون  دورة كارشناسي دانشجو ـ مي تواند در جمع بندي بخشي ( و نه تمام ) مطالب مطالعه شده در دورة چهار سالة كارشناسي مفيد واقع شود .

بنابراين ارائه پروژه هاي عملي از طرف اساتيد دانشگاهي و كمك به دانشجويان در انجام اين پروژه ها ؛ مي تواند اين جمع بندي  نهايي از مطالب و نحوة بكار‌گيري  مطالب تئوري در بخش هاي عملي توسط دانشجو را تحقق بخشد و شايد دانشجو را بيش از پيش به بعد عملي رشتة خود علاقه مند سازد. 

چكيده :

گزارشي كه پيش روي داريد ؛ گزارش پروژة كارشناسي با موضوع طراحي و ساخت فانكشن ژنراتور است . كه به منظور استفادة عملي از مطالب تئوري و نحوة ارتقاء دستگاههاي آزمايشگاهي استفاده شده ، انتخاب شده است . اين طراحي و ساخت به دو فرم كلي و كاملاً متفاوت- يكي از اين دو فرم تكنولوژي استفاده شده درآي سي Max038  را به كار گرفته- انجام گرفته است .

ولي به دليل محدوديت بازار  ايران  ، و موجود نبودن اين آي سي در بازار ، طرح دومي بكمك گرفتن از قطعات پاية مورد استفاده در اين آي سي صورت گرفته است .

ولي متأسفانه استفاده از قطعات جداگانه در مدار باعث پايين آمدن ماكزيمم فركانس ، در خروجي امواج شده است.

كلمات كليدي: Duty Cycle ـ Offset ـ آستابل ـ انتگرال‌گير ميلر

چكيده  4 

كلمات كليدي 4

 مقدمه  6

فصل اول – فرم نهايي مدار با استفاده از آي سي هاي پايه و قطعات آنالوگ     

1-1-          مدار توليد موج مربعي با فركانس و duty cycle متغير ودامنة ثابت  15

1-2-          مدار مبدل  موج مربعي به مثلثي  20

1-3-          مدار مبدل موج مثلثي به سينوسي  23

1-4-          بخش تغييرات دامنه  25

فصل دوم – فرم نهايي با استفاده از آي سيMAX038 و قطعات آنالوگ

2-1- مشخصات آي سي  27

2-2- فرم نهايي و مقادير قطعات اصلي  3

نتيجه گيري    

پيوست‌ها        

پيوست 1: اطلاعات فني Max038        

پيوست 2: اطلاعات فني تايمر LM555  

پيوست 3: اطلاعات فني آي‌سي 7414HC

پيوست 4: اطلاعات فني آي‌سي CA3140

فهرست منابع             

Abstract      

Keywords    

فهرست اشكال

فصل اول        

شكل 1-1: طرح مدار با آپ آمپ‌ها و ترانزيستورها

شكل 1-2: طرح بلوك دياگرامي مدار

شكل 1-3: مدار آستابل با 555

شكل 1-4: مدار براي بدست آوردن خروج مثلثي

شكل 1-5: مدار براي بدست آوردن خروجي سينوسي

شكل 1-6: خروجي بخش مبدل مثلثي به سينوسي

شكل 1-7: بلوك دياگرام بخش‌هاي اصلي مدار

شكل 1-8: بلوك دياگرام توليد موج مربعي

شكل 1-9: مقادير ارائه شده براي مدار آستابل با 555

شكل 1-10: مقادير ارائه شده براي مبدل مربعي به مثلثي

شكل 1-11: مقادير ارائه شده براي مبدل مثلثي به سينوسي

شكل 1-12: خروجي سينوسي

شكل 1-13: مدار بخش تغييرات دامنه

شكل 1-14: شكل نهايي مدار

فصل دوم        

شكل 2-1: فرم آي‌سي و پايه‌ها

شكل 2-2: نمودار بلوكي عملياتي آي‌سي 8038

شكل 2-3: فرم كلي مدار مولد شكل موج 8038

شكل 2-4: خروجي‌هاي آي‌سي Max038

شكل 2-5: شماي داخلي آي‌سي و المان‌هاي مورد نياز

شكل 2-6: شكل نمونه براي توليد موج سينوسي

مقدمه :

براي طراحي مدار فانكشن ژنراتور از مطالعه كتابهاي تكنيك پالس و مرور شيوه توليد امواج مختلف شروع كرديم .

با مطالعة مدارهاي پايه و شيوة  توليد و كنترلي امواج مختلف به دنبال ساده‌تر  كردن بخش هاي مختلف و يا استفاده از تكنولوژيهاي مختلف براي بالا بردن سطح فركانس امواج كاهش اعوجاج موجود در امواج خروجي ؛ با استفاده از جستجو  در سايت هاي مختلف الكترونيك و محصولات كارخانه هاي مختلف ؛ تصميم به استفاده از آي سي Max038  - توليد كارخانة ماكسيم – گرفتيم  كه در ميان آي سي هاي موجود داراي بالاترين فركانس و كمترين اعوجاج بود ويژگيهايي خاص داشت كه در بخش دوم اين  فصل به طراحي مدار و بررسي اين ويژگيها پرداخته شده است .

به دليل عملي  نبودن اين مدار – موجود نبودن آي سي مربوط – سعي در طراحي مدار با استفاده از مدارهاي پايه داشتيم كه ساخت مدارنهايي با توجه به اين طرح صورت گرفته است .

بنابراين به دليل ساخت علمي اين مدار بوسيلة فرم ساخت ، قطعات پايه ؛ اين فرم در فصل اول و فرم ساخت با آي سي در فصل دوم بررسي خواهد شد .

مقدمات توليد امواج با استفاده از دو طرح مختلف :

دو طرحي كه در ادامه بررسي مي شوند ؛  مي توانند به طور جداگانه در توليد امواج سه گانة سينوسي ، مثلثي و مربعي به كار گرفته شوند . توضيحات ارائه شده در اين دو طرح ، فقط به منظور آشنايي با مطالب پايه و مرور روشهاي توليد  موج است و در طرح نهايي مدار پروژه از قوانين بنيادي توليد اين امواج استفاده شده است .

1) طرح ارائه شده با آپ امپ ها و ترانزيستورها :

شكل (1-1)

مدار ما از سه بخش تقويت كننده، بافر و انتگرال گير كه با شماره هاي    1 ,2 , 3   مشخص شده اند تشكيل شده است . براي تحليل مدار ودرك نحوة كاركرد آن ابتدا فرض  مي كنيم ،  در لحظة اول آپ امپ شمارة 1 در حالت اشباع مثبت باشد . با در نظر گرفتن حالت اشباع مثبت آپ امپ 1  ؛ خروجي آن در مقدار تقريبي +Vcc خواهد بود كه اين باعث روشن شدن ترانزيستورپاييني و هدايت ولتاژ U_m – به ورودي پاية مثبت آپ امپ 2 مي شود .

آپ امپ 2 به عنوان يك بافر عمل كرده و ولتاژ V_m را به خروجي خود مي برد  باعث ايجاد  جريان I₁ در مقاومت R شده و شروع به شارژ خازن مي  كند .

شارژ خازن تا جايي ادامه  مي يابد كه ولتاژ خروجي ما با مقدار ولتاژ  برابر شود با رسيدن Vo به اين مقدار آپ امپ 1 به حالت اشباع منفي رفته و ترانزيستور روشن به عوض خواهد شد ( ترانزيستور بالايي روشن شده ) و ولتاژ ايجاد شده باعث دشارژ خازن مي شود و اين امر تا جايي كه ولتاژ خروجي به Vcc برسد ادامه پيدا مي كند .

شارژ  و دشارژ خازن باعث ايجاد موج مثلثي با دامنه ثابت بين  مي شود كه به دليل ثابت بودن  جريان I₁ و خطي بودن آن ؛ موج كاملاً مثلثي لست .

با توجه به توضيحات داده شده مي بينيم كه مدار در دو مقدار  كار مي كند كه اين دو مقدار در خروجي هاي مختلف متفاوت است . بناراين در خروجي آپ امپ 1 و يا ورودي و خروجي آپ امپ 2 بسته به دامنة موج مورد نظر ؛ موج مربعي خواهيم داشت ، تا بحال توانسته ايم با اين مدار دوموج مربعي و مثلثي را بدست آوريم .

براي بدست آوردن موج سينوسي ؛با بافر كردن ، خروجي مثلثي آن را به يك مدار مبدل مثلثي به سينوسي مي دهيم تا موج مثلثي بدست آوريم .

اين مدار براي توليد موج ثابت ؛ مناسب است  ، براي تغييرات دامنه با توجه به رابطة  بايد بتوانيم R₁ و R₂ را كه تنها متغييرهاي مفيد هستند تغيير دهيم .

با بدست آوردن رابطة فركانس مدار با مقاومت ها و ولتاژ هاي موجود :  مي بينيم كه با تغيير مقاومت هاي R₁ وR₂ فركانس ما نيز متغير بوده و فركانس با تغييرات دامنه تغيير خواهد كرد.

البته مي توان به نسبت تغييرات  را طوري انتخاب كرد كه اثر تغييرات R₁ وR₂ از بين  برود ولي جواب آخر ما مقدار دقيق نبوده و شكل موج ها واضح نخواهند بود . بنابراين با توجه به اين ضعف مدار از طراحي به اين شكل صرفنظر كرده و به طراحي مدار به فرم زير پرداختيم .