Esercitazione di laboratorio di Elettronica n.7

data di svolgimento: 31 marzo 2006

Generatore di onde quadre e triangolari con due amplificatori operazionali

Schema elettrico:

Descrizione:

Il circuito è costituito da un comparatore con isteresi (Trigger di Schmitt) non invertente con tensione di riferimento uguale a zero (ingresso invertente dell'operazionale U1, pin 2) che pilota un integratore ideale invertente realizzato con l'operazionale U2. L'uscita VU2, a sua volta, pilota l'ingresso del trigger di Schmitt.

L'uscita VU1 genera onde quadre con valori VOH e VOL coincidenti col 90% circa dell'alimentazione Vcc. Se questa, duale, è imposta su 15V, i due valori estremi di VU1 valgono: VOH = +13.5V e VOL = -13.5V.

Durante il tempo in cui l'uscita VU1 = VOH, l'uscita VU2 genera una rampa in discesa (effetto dell'integratore invertente) che riduce gradatamente il potenziale positivo VR all'ingresso pin3 di U1. Quando quest'ultimo raggiunge il valore zero il comparatore commuta al valore negativo VOL, l'integratore genera in uscita una rampa in salita ed il potenziale VR subisce una brusca variazione in negativo.

La rampa in salita di VU2 aumenta gradatamente il potenziale VR finché quest'ultimo diventa zero. Quando ciò accade il comparatore commuta al livello alto VOH ed il ciclo si ripete.

Formule di funzionamento:

 Durata del livello basso e del livello alto di VU1 (uguali fra loro):

Valore massimo VU2M dell'onda triangolare:

Valore massimo VRM dell'ingresso non invertente del Trigger di Schmitt (pin3 di U1):

Si riportano le forme d'onda ottenute lanciando la simulazione del circuito col programma PSpice.

Risultati di laboratorio:

Omettendo quella del circuito realizzato su breadboard (perché esteticamente poco presentabile), si riportano le foto scattate all'oscilloscopio relative alle linee VU1, VU2, VR.

Gli operazionali utilizzati sono quelli presenti nell'integrato TL082 che contiene due operazionali con ingressi a FET del tutto simili, come caratteristiche elettriche,  ai chip LF411 riportati in prima figura. 

Uscita ad onde quadre VU1 del Trigger di Schmitt. Asse x: 1ms/div; asse y: 5V/div. Offset =0.

Si evince facilmente che: VOH = -VOL = 13.5V e TH = TL = 2.5V in buon accordo con le onde riportate in simulazione e con le formule teoriche.

 Uscita ad onde triangolari VU2 dell'integratore invertente. Asse x: 1ms/div; asse y: 5V/div. Offset =0.

I valori estremi sono VU2M = 11V circa  in buon accordo con le onde riportate in simulazione e con le formule teoriche.

Potenziale VR del Trigger di Schmitt. Asse x: 1ms/div; asse y: 5V/div. Offset =0.

I valori estremi sono VRM = 12V circa in buon accordo con le onde riportate in simulazione e con le formule teoriche.

Elaborazione a cura del prof. Giuseppe Spalierno - Ultima versione: 01/04/06