پيشگفتار :

 

گسترش صنعت الكترونيك 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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

با تشكر از زحمات استاد گرامي جناب آقاي دكتر فتاح كه در طول دورة كارشناسي و انجام پروژه هاي عملي همواره ياريگر دانشجويان بوده و هستند. و در طي اين پروژه با رهنمودهاي ارزندة خود ما را ياري كرده و ايرادها و كاستي‌هاي كار را ناديده گرفتند.

 

آرشيلا تقيان – آرش ايزدي

 

نام دانشجويان: آرشيلا تقيان ـ آرش ايزدي

عنوان پروژه: طراحي و ساخت فانكشن ژنراتور

مقطع تحصيلي: كارشناسي

استاد راهنما: آقاي دكتر فتاح

گرايش: الكترونيك

دانشكده: مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه: شهيد بهشتي

تاريخ: فروردين 84

 

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

فهرست مطالب

 

عنوان صفحه

 

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 ............................................................................... 31

 

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 R₂را 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 .

 

(2 طراح ارائه شده با استفاده از آي سي 555 :

 

طرح بلوك دياگرامي :