555 Ramp Generator

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Twee 6 volt batterijen
• Eén condensator, 470 µF elektrolytisch, 35 WVDC (Radio Shack-catalogus # 272-1030 of gelijkwaardig)
• Eén condensator, 0,1 µF, niet-gepolariseerd (Radio Shack-catalogus # 272-135)
• Eén 555 timer-IC (Radio Shack-catalogus # 276-1723)
• Twee PNP-transistoren - modellen 2N2907 of 2N3906 aanbevolen (Radio Shack-catalogus # 276-1604 is een pakket van vijftien PNP-transistoren, ideaal voor deze en andere experimenten)
• Twee light-emitting diodes (Radio Shack-catalogus # 276-026 of gelijkwaardig)
• Eén weerstand van 100 kΩ
• Eén weerstand van 47 kΩ
• Twee weerstanden van 510 Ω
• Audiodetector met koptelefoon

De nominale spanning op de condensator van 470 µF is niet kritisch, zolang deze de maximale voedingsspanning ruimschoots overschrijdt. In dit specifieke circuit is die maximale spanning 12 volt. Zorg ervoor dat u deze condensator correct in het circuit aansluit, met respect voor de polariteit!

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 1, hoofdstuk 13:"Condensatoren"

Lessen in elektrische circuits , Volume 4, hoofdstuk 10:“Multivibrators”

LEERDOELSTELLINGEN

• Om te illustreren hoe de 555-timer als een astabiele multivibrator kan worden gebruikt
• Om een ​​praktisch gebruik van een stroomspiegelcircuit te laten zien
• Om de relatie tussen de condensatorstroom en de veranderingssnelheid van de condensatorspanning te helpen begrijpen

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Nogmaals, we gebruiken een 555 timer-IC als een astabiele multivibrator of oscillator. Deze keer zullen we de werking ervan echter vergelijken in twee verschillende oplaadmodi voor condensatoren:traditionele RC en constante stroom.

Testpunt #1 (TP1) verbinden met testpunt #3 (TP3) met behulp van een jumperdraad. Hierdoor kan de condensator worden opgeladen via een weerstand van 47 kΩ. Wanneer de condensator 2/3 voedingsspanning heeft bereikt, schakelt de 555-timer naar "ontlading" ”-modus en ontlaadt de condensator vrijwel onmiddellijk tot een niveau van 1/3 voedingsspanning. De oplaadcyclus begint op dit punt opnieuw.

Meet de spanning direct over de condensator met een voltmeter (een digitale voltmeter heeft de voorkeur) en noteer de snelheid waarmee de condensator in de loop van de tijd wordt opgeladen. Het zou eerst snel moeten stijgen en dan geleidelijk afnemen naarmate het zich opbouwt tot 2/3 voedingsspanning, net zoals je zou verwachten van een RC-laadcircuit.

Verwijder de jumperdraad van TP3 en sluit deze opnieuw aan op TP2. Hierdoor kan de condensator worden opgeladen via het gecontroleerde stroombeen van een stroomspiegelcircuit dat wordt gevormd door de twee PNP-transistoren. Meet de spanning opnieuw direct over de condensator en let op het verschil in oplaadsnelheid in de loop van de tijd in vergelijking met de laatste circuitconfiguratie.

Door TP1 aan TP2 te koppelen, krijgt de condensator een bijna constante laadstroom. Constante condensatorlaadstroom levert een spanningscurve op die lineair is, zoals beschreven door de vergelijking i =C(de/dt) . Als de stroom van de condensatoren constant is, zal de veranderingssnelheid van de spanning in de loop van de tijd ook zo zijn. Het resultaat is een "helling ” golfvorm in plaats van een “zaagtand ” golfvorm:

De laadstroom van de condensator kan direct worden gemeten door een ampèremeter te vervangen in plaats van de jumperdraad. De ampèremeter moet worden ingesteld om een ​​stroom in het bereik van honderden microampères (tienden van een milliampère) te meten. Verbonden tussen TP1 en TP3, zou u een stroom moeten zien die begint met een relatief hoge waarde aan het begin van de laadcyclus en afneemt naar het einde toe. Verbonden tussen TP1 en TP2, maar de stroom zal veel stabieler zijn.

Het is op dit moment een interessant experiment om de temperatuur van beide huidige spiegeltransistors te veranderen door deze met uw vinger aan te raken. Naarmate de transistor opwarmt, zal deze meer collectorstroom geleiden voor dezelfde basis-emitterspanning. Als de controlerende transistor (degene die is aangesloten op de weerstand van 100 kΩ) wordt aangeraakt, de stroom neemt af.

Als de gecontroleerde transistor wordt aangeraakt, neemt de stroom toe. Voor de meest stabiele stroomspiegelwerking moeten de twee transistoren aan elkaar worden gecementeerd, zodat hun temperaturen nooit wezenlijk verschillen.

Deze schakeling werkt net zo goed bij hoge frequenties als bij lage frequenties. Vervang de condensator van 470 F door een condensator van 0,1 µF en gebruik een audiodetector om de spanningsgolfvorm op de uitgangsaansluiting van de 555 te detecteren. De detector moet een audiotoon produceren die gemakkelijk te horen is. De spanning van de condensator verandert nu veel te snel om te zien met een voltmeter in de DC-modus, maar we kunnen de condensatorstroom nog steeds meten met een ampèremeter.

Met de ampèremeter aangesloten tussen TP1 en TP3 (RC-modus), meet u zowel DC-microversterkers als AC-microversterkers. Noteer deze actuele cijfers op papier. Sluit nu de ampèremeter aan tussen TP1 en TP2 (constante stroommodus).

Meet zowel DC-microversterkers als AC-microversterkers en let op eventuele verschillen in stroomaflezingen tussen deze circuitconfiguratie en de laatste. Het meten van wisselstroom naast gelijkstroom is een gemakkelijke manier om te bepalen welke circuitconfiguratie de meest stabiele laadstroom geeft.

Als het huidige spiegelcircuit perfect zou zijn - de laadstroom van de condensator absoluut constant - zou er nul wisselstroom zijn gemeten door de meter.