ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
Univerzitet u Nišu
Elektronski fakultet
KOMPONENTE ZA
TELEKOMUNIKACIJE
(Semestar IV, 2013. godina)
PRAKTIKUM
Danijel Danković
0
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
I. Standard Diode
1. Start the LTspice IV program.
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Diode circuit”), and choose a safe place
for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 7. First add the DC power supply “Voltage”, the resistor
“res”, and the ground “ground” to the schematic. The exact location of the circuit elements do
not matter as long as they are connected the same way. DC power supply “Voltage” and resistors
are in the "Component" library. Right-click the resistor you just placed on your schematic. In the
new dialog box click the button called “Select Resistor”, as shown in Fig. 1. Choose “1.00K”
resistor, as shown in Fig. 2. Click “OK”.
Fig.1
Fig.2
5. The last part to add to the circuit is the diode. Go to the " Component " library and select the
“diode”. Connect it to your circuit. (Remember that the direction of a part can be rotated with the
“Ctrl+R” key. Also, the exact location of the circuit elements do not matter as long as they are
connected the same way.)
6. To specify the characteristics of the diode you are using, you must configure the model
statement. Right-click the diode you just placed on your schematic. In the new dialog box click
the button called “Pick New Diode”, as shown in Fig. 3. Choose “1N4148” diode, as shown in
Fig. 4. Click “OK”.
1
ELEKTRONSKI FAKULTET
Fig.3
Katedra za mikroelektroniku
Fig.4
7.
Edit a Simulation Cmd (Simulate->Edit Simulation Cmd). Choose "DC Sweep". Choose
"Name of 1st Source to Sweep", in this case “V1”. On the lower right enter a start value of “10V”, an end value of “10V”, and an incremental voltage of “0.5V”, as shown in Fig. 5. Click
“OK”. Place this part somewhere to the side of your circuit on the schematic, as shown in Fig. 7.
Fig.5
8.
To select where you want to measure voltage, use the voltage marker “Label Net”. Set up
“Label Net” as shown in Fig. 6 and place in the wire between the diode and the resistor.
2
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
Fig.6
Fig.7
9. Run the LTspice IV simulation (Simulate->Run). You will see that this diode only conducts
current in one direction (see Fig. 8).
10. If you want to see I-V characteristic you can plot I(D1) versus V1-V(VD), as shown in
Fig. 9.
3
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
Fig.8
Fig.9
4
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
II. Zener Diode
1.
This is how to use a Zener diode. Go to the " Component " library and select the “diode”.
Connect it to your circuit along with another resistor as shown in Fig. 10. To specify the
characteristics of the diode you are using, you must configure the model statement. Right-click
the diode you just placed on your schematic. In the new dialog box click the button called “Pick
New Diode”. Choose “BZX84C6V2L” Zener diode and click “OK”. As can be seen the
difference before you change the model parameters is the Zener diode icon.
2. To select where you want to measure voltage, use the voltage marker “Label Net”. Set up
second “Label Net” as shown in Fig. 6 and place in the wire between the Zener diode and the
resistor R2. Name it “VDZ”.
3. Run the LTspice IV simulation (Simulate->Run).
Fig.10
5
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
III. Schottky Diode
1. Add the Schottky Diode “BAT53” and the resistor to the schematic as shown in Fig. 11.
2. Add new voltage marker “Label Net” and name it “VDS”.
3. Run the LTspice IV simulation (Simulate->Run).
Fig.11
6
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
IV. LED Diode
1. Add the LED Diode “NSPW500BS” and the resistor to the schematic as shown in Fig. 12.
2. Add new voltage marker “Label Net” and name it “VDLED”.
3. Run the LTspice IV simulation (Simulate->Run).
Fig.12
7
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
V. Inverting Amplifier
1. Start the LTspice IV program.
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Inverting Amplifier”), and choose a safe
place for it to be saved. Now build the circuit shown in Fig 13.
4. Run the LTspice IV simulation (Simulate->Run).
Fig.13
8
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
VI. Non-Inverting Amplifier
1. Start the LTspice IV program.
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Non-Inverting Amplifier”), and choose a
safe place for it to be saved. Now build the circuit shown in Fig 14.
4. Run the LTspice IV simulation (Simulate->Run).
Fig.14
9
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
VII. Summing Amplifier
1. Start the LTspice IV program.
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Summing Amplifier”), and choose a safe
place for it to be saved. Now build the circuit shown in Fig 15.
4. Run the LTspice IV simulation (Simulate->Run).
Fig.15
10
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
VIII. Summing Amplifier_2
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 16.
2. Set channels 1 and 2.
CH1: Sine
50 Hz
1 Vpp Amp
0 V offset
Measure voltage Vout.
CH2: Sine
50 Hz
500 mVpp Amp
0 V offset
CH1: Pulse waveform
1 kHz
1 V Amp
0 V offset
Measure voltage Vout.
CH2: Pulse waveform
1 kHz
1.5 V Amp
0 V offset
3.
4. Set channels 1 and 2.
5.
Fig.16
11
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
IX. NE555 – Astable Operation
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Astable Operation”), and choose a safe
place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 17.
Fig.17
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…).
6. Run the simulation.
12
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
X. NE555 – Astable Operation_Oscilloscope
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 18.
2. Measure voltage Vout and VC1.
Fig.18
13
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XI. NE555 – Astable Operation_Fast Fourier Transform
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Astable Operation_FFT”), and choose a
safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 19.
Fig.19
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…).
6. Run the simulation.
7. Show Fast Fourier Transform for signal OUT (View->FFT…).
Linear scale.
14
Use Bode Representation,
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XII. NE555 – Astable Operation_Buzzer
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 20.
2. Measure voltage Vout and VC1.
Fig.20
3. Show Fast Fourier Transform for signal VOUT.
15
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XIII. NE555 – Astable Operation_LED
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 21.
2. Measure voltage Vout and VC1.
Fig.21
3. Show Fast Fourier Transform for signal VOUT.
16
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XIV. Frequency multiplier_2kHz
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Frequency multiplier”), and choose a
safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 22.
Fig.22
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…).
6. Run the simulation.
7. Show Fast Fourier Transform for signal OUT (View->FFT…).
Linear scale.
17
Use Bode Representation,
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XIV. Frequency multiplier_100kHz
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Frequency multiplier_100 kHz”), and
choose a safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 22_1.
Fig.22_1
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…).
6. Run the simulation.
7. Show Fast Fourier Transform for signal OUT (View->FFT…).
Linear scale.
18
Use Bode Representation,
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XV. Frequency multiplier_2
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Frequency multiplier_2”), and choose a
safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 23.
Fig.23
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…).
6. Run the simulation.
19
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XVI. Frequency multiplier_100kHz
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 24.
2. Set channel 1.
CH1: Sine
50 kHz
5 Vpp Amp
0 V offset
3. Measure voltages CH1 and Vout.
Fig.24
20
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XVII. Two-Pole Low-Pass Butterworth filter
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Low-Pass Butterworth_filter”),
and
choose a safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 25. Set up the values of Independent Voltage Source V3,
as shown in Fig. 26.
Fig.25
21
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
Fig.26
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…) as shown in Fig 27.
Fig.27
6. Run the simulation.
22
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XVIII. Two-Pole High-Pass Butterworth filter
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “High-Pass Butterworth_filter”),
and
choose a safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 28. Set up the values of Independent Voltage Source V3,
as shown in Fig. 29.
Fig.28
23
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
Fig.29
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…) as shown in Fig 30.
Fig.30
6. Run the simulation.
24
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XIX. Two-Pole Low-Pass Butterworth filter_2
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Low-Pass Butterworth_filter_2”), and
choose a safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 31.
Fig.31
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…) as shown in Fig 32.
25
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
Fig.32
6. Run the simulation.
26
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XX. Two-Pole High-Pass Butterworth filter_2
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “High-Pass Butterworth_filter_2”), and
choose a safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 33.
Fig.33
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…) as shown in Fig 34.
27
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
Fig.34
6. Run the simulation.
28
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXI. Two-Pole Low-Pass Butterworth filter_3
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 35.
2. Set channels 1 and 2.
CH1: 10 kHz
3 Vpp Amp
0 V offset
3.
CH2: 100 kHz
500 mVpp Amp
0 V offset
Measure voltages V3 and Vout.
Fig.35
29
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXII. Two-Pole High-Pass Butterworth filter_3
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 36.
2. Set channels 1 and 2.
CH1: 10 kHz
3 Vpp Amp
0 V offset
3.
CH2: 100 kHz
500 mVpp Amp
0 V offset
Measure voltages V3 and Vout.
Fig.36
30
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXII. AD633 Multiplier Connections
1. Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “AD633 Miltiplier Connections”), and
choose a safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 37. DIP8 (U1) is generic symbol for use with subcircut.
Symbol of DIP8 is placed in “MISC” library.
5. Edit SPICE Netlist so that it is the same as the one listed below (View->SPICE Netlist...),
name it (“AD633.lib”) and choose a safe place for it to be saved.
Fig.37
31
ELEKTRONSKI FAKULTET
*//////////////////////////////////////////////////////////////////////
* AD633 Analog Multiplier Macro Model 12/93, Rev. A
* AAG/PMI
*
* Copyright 1993 by Analog Devices, Inc.
*
* Refer to "README.DOC" file for License Statement. Use of this model
* indicates your acceptance with the terms and provisions in the License Statement.
*
* Node assignments
*
X1
*
| X2
*
| | Y1
*
| | | Y2
*
| | | | VNEG
*
| | | | | Z
*
| | | | | | W
*
| | | | | | | VPOS
*
| | | | | | | |
.SUBCKT AD633 1 2 3 4 5 6 7 8
*
EREF 100 0 POLY(2) 8 0 5 0 (0,0.5,0.5)
*
* X-INPUT STAGE & POLE AT 15 MHz
*
IBX1 1 0 DC 8E-7
IBX2 2 0 DC 8E-7
EOSX 10 1 POLY(1) (16,100) (5E-3,1)
RX1A 10 11 5E6
RX1B 11 2 5E6
*
GX 100 12 10 2 1E-6
RX 12 100 1E6
CX 12 100 1.061E-14
VX1 8 13 DC 3.05
DX1 12 13 DX
VX2 14 5 DC 3.05
DX2 14 12 DX
*
* COMMON-MODE GAIN NETWORK WITH ZERO AT 560 Hz
*
ECMX 15 100 11 100 10
RCMX1 15 16 1E6
CCMX 15 16 2.8421E-10
RCMX2 16 100 1
*
* Y-INPUT STAGE & POLE AT 15 MHz
*
IBY1 3 0 DC 8E-7
IBY2 4 0 DC 8E-7
EOSY 20 3 POLY(1) (26,100) (5E-3,1)
RY1A 20 21 5E6
RY1B 21 4 5E6
*
GY 100 22 20 4 1E-6
RY 22 100 1E6
CY 22 100 1.061E-14
VY1 8 23 DC 3.05
DY1 22 23 DX
VY2 24 5 DC 3.05
DY2 24 22 DX
*
32
Katedra za mikroelektroniku
ELEKTRONSKI FAKULTET
* COMMON-MODE GAIN NETWORK WITH ZERO AT 560 Hz
*
ECMY 25 100 21 100 10
RCMY1 25 26 1E6
CCMY 25 26 2.8421E-10
RCMY2 26 100 1
*
* Z-INPUT STAGE & POLE AT 15 MHz
*
IBZ1 7 0 DC 8E-7
IBZ2 6 0 DC 8E-7
RZ1 7 6 10E6
*
GZ 100 32 7 6 1E-6
RZ2 32 100 1E6
CZ 32 100 1.061E-14
VZ1 8 33 DC 3.05
DZ1 32 33 DX
VZ2 34 5 DC 3.05
DZ2 34 33 DX
*
* 50-MHz MULTIPLIER CORE & SUMMER
*
GXY 100 40 POLY(2) (12,100) (22,100) (0,0,0,0,0.1E-6)
RXY 40 100 1E6
CXY 40 100 3.1831E-15
*
* OP AMP INPUT STAGE
*
VOOS 59 40 DC 5E-3
Q1 55 32 60 QX
Q2 56 59 61 QX
R1 8 55 3.1831E4
R2 60 54 3.1313E4
R3 8 56 3.1831E4
R4 61 54 3.1313E4
I1 54 5 1E-4
*
* GAIN STAGE & DOMINANT POLE AT 316.23 Hz
*
G1 100 62 55 56 3.141637E-5
R5 62 100 1.0066E8
C3 62 100 5E-12
V1 8 63 DC 4.3399
D1 62 63 DX
V2 64 5 DC 4.3399
D2 64 62 DX
*
* NEGATIVE ZERO AT 20 MHz
*
ENZ 65 100 62 100 1E6
RNZ1 65 66 1
FNZ 65 66 VNC -1
RNZ2 66 100 1E-6
ENC 67 0 65 66 1
CNZ 67 68 7.9577E-9
VNC 68 0 DC 0
*
* POLE AT 4 MHz
*
G2 100 69 66 100 1E-6
R6 69 100 1E6
33
Katedra za mikroelektroniku
ELEKTRONSKI FAKULTET
C2 69 100 3.9789E-14
*
* OP AMP OUTPUT STAGE
*
FSY 8 5 POLY(2) VZC1 VZC2 (2.8286E-3,1,1)
RDC 8 5 28E3
GZC 100 73 72 69 11.623E-3
VZC1 74 100 DC 0
DZC1 73 74 DX
VZC2 100 75 DC 0
DZC2 75 73 DX
VSC1 70 72 0.695
DSC1 69 70 DX
VSC2 72 71 0.695
DSC2 71 69 DX
GO1 72 8 8 69 11.623E-3
RO1 8 72 86
GO2 5 72 69 5 11.623E-3
RO2 72 5 86
LO 72 7 1E-7
*
* MODELS USED
*
.MODEL QX NPN
* (BF=1E4)
.MODEL DX D(IS=1E-15)
.ENDS AD633
*//////////////////////////////////////////////////////////////////////
Katedra za mikroelektroniku
6. Move the cursor over the body of the U1. Press <Ctrl>RightMouseButton. A dialog box will
appear as shown in Fig. 38.
Fig.38
7. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…).
8. Run the simulation.
34
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXIII. AD633 Square Rooting
1. Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “AD633 Square Rooting”), and choose a
safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 39.
Fig.39
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…).
6. Run the simulation.
35
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXIV. AD633 Division
1. Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “AD633 Division”), and
place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 40.
Fig.40
5. Edit Simulation Command (Edit->SPICE Analysis…).
6. Run the simulation.
36
choose a safe
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXV. AD633_Squaring
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 41.
2. Set channel 1.
CH1: 10 kHz
3 Vpp Amp
0 V offset
3. Measure voltage W.
Fig.41
37
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXVI. AD633_Frequency Doubling
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 42.
2. Set channel 1.
CH1: 1060 Hz
10 Vpp Amp
0 V offset
3. Measure voltage W.
Fig.42
38
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXVII. AD633_Linear Amplitude Modulator
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 43.
2. Set channels 1 and 2.
CH1
+:
-:
3.
1 kHz
6 Vpp Amp
3 V offset
GND
CH2: 10 kHz
1 Vpp Amp
0 V offset
Measure voltage W.
Fig.43
39
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXVIII. Amplitude Modulation
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Amplitude Modulation”), and choose a
safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 44.
Fig.44
5. Run the simulation.
40
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXIX. Amplitude Modulator and Diode Demodulator_1
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 45.
2. Set channels 1 and 2.
CH1
+:
-:
CH2:
3. Select components :
1 kHz
6 Vpp Amp
3 V offset
GND
10 kHz
2 Vpp Amp
0 V offset
Ddem = 1N4148
Rdem = 150 , 820 , 2.2 k, 3.3 k, 5.6 k
Cdem = 50 nF, 150 nF, 200 nF, 220 nF, 470 nF
4. Measure voltages CH1+, W and Wdem.
Fig.45
41
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXX. Amplitude Modulator and Diode Demodulator_2
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 46.
2. Set channels 1 and 2.
CH1
+:
-:
CH2:
3. Select components :
1 kHz
6 Vpp Amp
3 V offset
GND
10 kHz
2 Vpp Amp
0 V offset
Ddem = 1N4148
Rdem = 150 , 820 , 2.2 k, 3.3 k, 5.6 k
Cdem = 50 nF, 150 nF, 200 nF, 220 nF, 470 nF
4. Measure voltages CH1+, W and Wdem.
Fig.46
42
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXI. Telephone ringing circuits with LED indicator
1. Start the Start the LTspice IV program (Start->All Programs-> Start the LTspice IV).
2. Create a new schematic (File->New Schematic...).
3. (File->Save as), name the schematic (for example “Telephone ringing circuits with LED
indicator”), and choose a safe place for it to be saved.
4. Now build the circuit shown in Fig. 47.
Fig.47
5. Run the simulation.
43
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXII. Optocoupler_Switching characteristics
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 48.
2. Set channel 1.
CH1: Pulse signal
f = 10 kHz
DTC = 50%
5 Vpp Amp (0V - Low level, 5V - High level)
3. Select resistor RX = 100 , 220 , 470 , 680 , 820 , 1 k
4. Measure voltages CH1 and OUT.
Fig.48
5. Determine ton and toff for different values of resistor RX
44
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXIII. IR communication_phototransistor
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 49.
2. Set channel 1.
CH1 : Pulse signal, f = 10 kHz, DTC = 50%, 6.5 Vpp Amp (0V-Low level, 6.5V-High level)
3. Press switch button (SW-PB).
4. Measure voltage Vout.
Fig.49
5. Change:
a) 1 (between 0 and 30o)
b) 2 (between 0 and 10o)
c) l (between 1 cm and 15 cm)
and measure voltage Vout. 1, 2 and l are shown in Figure 50.
Fig.50
45
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXIV. IR communication_PIN photodiode
1. Connect electrical elements on protoboard as shown in Figure 51.
2. Set channel 1.
CH1 : Pulse signal, f = 10 kHz, DTC = 50%, 6.5 Vpp Amp (0V-Low level, 6.5V-High level)
3. Press switch button (SW-PB).
4. Measure voltage Vout.
Fig.51
5. Change:
a) 1 (between 0 and 30o)
b) 2 (between 0 and 20o)
c) l (between 1 cm and 15 cm)
and measure voltage Vout. 1, 2 and l are shown in Figure 52.
Fig.52
46
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXV. NMOS TRANZISTOR
I)
Snimiti realne izlazne karakteristike n-kanalnog MOS tranzistora.
N-kanalni MOS tranzistor uzeti iz kola CD4007 Dual Complementary Pair Plus Inverter.
n-kanalni MOS:
pin 6. GEJT
pin 7. SORS
pin 8. DREJN
Podesiti:
HORIZONTAL = 1 V/div
VERTICAL = 100 A/div
POLARITY = dovođenje pozitivnih poluperioda
a)
b)
STEP GENERATOR postaviti na naponski opseg 500 mV/step
NUMBER OF STEPS preklopnik postaviti na 6 stepova
STEP GENERATOR postaviti na naponski opseg 200 mV/step
NUMBER OF STEPS preklopnik postaviti na 9 stepova
II)
Snimiti realnu prenosnu karakteristiku i odrediti napon praga n-kanalnog MOS
tranzistora.
N-kanalni MOS tranzistor uzeti iz kola CD4007 Dual Complementary Pair Plus Inverter.
n-kanalni MOS:
pin 6. GEJT
pin 7. SORS
pin 8. DREJN
Kratkospojiti pin 6. i pin 8. (GEJT = DREJN)
Podesiti:
HORIZONTAL = 1 V/div
VERTICAL = 100 A/div
POLARITY = dovođenje pozitivnih poluperioda
VT je ona vrednost napona gde je I = 100 A.
47
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXVI. PMOS TRANZISTOR
I)
Snimiti realne izlazne karakteristike p-kanalnog MOS tranzistora.
P-kanalni MOS tranzistor uzeti iz kola CD4007 Dual Complementary Pair Plus Inverter.
p-kanalni MOS:
pin 6. GEJT
pin 14. SORS
pin 13. DREJN
Podesiti:
HORIZONTAL = 1 V/div
VERTICAL = 100 A/div
POLARITY = dovođenje negativnih poluperioda
a)
b)
STEP GENERATOR postaviti na naponski opseg 500 mV/step
NUMBER OF STEPS preklopnik postaviti na 5 stepova
STEP GENERATOR postaviti na naponski opseg 200 mV/step
NUMBER OF STEPS preklopnik postaviti na 7 stepova
II)
Snimiti realnu prenosnu karakteristiku i odrediti napon praga p-kanalnog MOS
tranzistora.
P-kanalni MOS tranzistor uzeti iz kola CD4007 Dual Complementary Pair Plus Inverter.
p-kanalni MOS:
pin 6. GEJT
pin 14. SORS
pin 13. DREJN
Kratkospojiti pin 6. i pin 13. (GEJT = DREJN)
Podesiti:
HORIZONTAL = 1 V/div
VERTICAL = 100 A/div
POLARITY = dovođenje negativnih poluperioda
VT je ona vrednost napona gde je I = 100 A.
48
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXVII. CMOS INVERTOR_PRENOSNA KARAKTERISTIKA_CD4007
Realizovati CMOS invertor korišćenjem CD4007 Dual Complementary Pair Plus Inverter.
49
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
Napon Vin dovesti iz AFG3102 Dual Channel Arbitrary/Function Generator
1. Pritisni
ARB button
2. Pritisni
Edit button (menu)
3. Izaberi (na ekranu) Operation
4. Izaberi (na ekranu) Line
5. Podesi
From X1 = 1
To
X2 = 1000
Y1 = 1
Y2 = 16382
6. Izaberi (na ekranu) Execute
7. Pritisni
Podesi
ARB button
-Period 5s
-Amplitude 5V (Low level 0 V, High level 5 V)
Ulazni napon Vin izgleda kao na slici
Usnimiti napon Vout (prenosna karakteristika CMOS invertora).
50
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXVIII.CMOS INVERTOR_PRENOSNA KARAKTERISTIKA_LTSpiceIV
Realizovati CMOS invertor korišćenjem LTSpice IV
Prikazati Vin i Vout.
51
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XXXIX. DINAMIČKE KARAKTERISTIKE CMOS INVERTORA
Prelaz iz jednog u drugo logičko stanje ne može se kod realnog logičkog kola obaviti
beskonačno brzo. Razlozi za to su višestruki. Pre svega, u svakom kolu postoje kapacitivnosti na
kojima se napon, kao što je poznato, ne može trenutno promeniti, već se takve promene vrše po
eksponencijalnom zakonu. Osim toga, struje kroz elemente su konačne, a jačina struje je
ograničena zahtevima za što manjom potrošnjom kola. Iz ovih razloga promena nivoa na izlazu
logičkog kola se obavlja za konačno vreme i kasni za promenama nivoa na ulazu. Ukoliko se
CMOS invertor pobudi impuslnom pobudom izlazni signal invertora imaće tipični oblik koji je
prikazan na slici.
Na vremenskom dijagramu izlaznog signala se mogu uočiti karakteristični intervali koji definišu
kašnjenje odziva za pobudom.
Vreme kašnjenja opadajuće ivice tpHL predstavlja vreme za koje opadajuća ivica izlaznog signala
kasni za pobudom koja ju je izazvala. Definiše se kao vreme između trenutka promene ulaznog
signala i trenutka kada se izlazni signal promeni za 50% logičke amplitude.
Vreme kašnjenja rastuće ivice tpLH predstavlja vreme između trenutka promene ulaznog signala i
trenutka kada izlazni signal poraste za 50% logičke amplitude.
Vremena kašnjenja rastuće i opadajuće ivice ne moraju biti, i najčešće nisu ista, što zavisi od
konstrukcije logičkog kola.
Radi jednostavnosti izračunavanja uticaja kašnjenja na rad kola definiše se tzv. vreme kašnjenja
(tp) koje predstavlja aritmetičku sredinu vremena kašnjenja rastuće i opadajuće ivice na izlazu.
52
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XL. DINAMIČKE KARAKTERISTIKE CMOS INVERTORA – LTSpice
Realizovati CMOS invertor korišćenjem LTSpice IV
Prikazati Vin i Vout.
Odrediti tpLH, tpHL i tp.
53
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XLI. DINAMIČKE KARAKTERISTIKE CMOS INVERTORA – CD4007
Realizovati CMOS invertor korišćenjem CD4007 Dual Complementary Pair Plus Inverter.
Podesiti ulazni napon Vin:
a) Pulse (Low level 0 V, High level 5 V, Duty cycle 50%, Frequency 1 kHz, Trise 5ns, Tfall 5ns)
b) Pulse (Low level 0 V, High level 5 V, Duty cycle 50%, Frequency 10 kHz, Trise 5ns, Tfall
5ns)
c) Pulse (Low level 0 V, High level 5 V, Duty cycle 50%, Frequency 100 kHz, Trise 5ns, Tfall
5ns)
Usnimiti napon Vout.
Odrediti tpLH, tpHL i tp.
54
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
KOMPONENTE ZA TELEKOMUNIKACIJE
Laboratorijske vežbe
XLII. SPREGNUTE MIKROSTRIP LINIJE
Planarne transmisione linije su osnovne komponente mikrotalasnih integrisanih kola. Pored
toga što se elementi mikrotalasnih integrisanih kola povezuju planarnim transmisionim linijama,
one se koriste i za realizaciju brojnih mikrotalasnih komponenti, na primer filtara, sprežnika,
delitelja, antena i sl. Naziv potiče iz osobine da se ključne karakteristike prostiranja menjaju
promenom dimenzija u samo jednoj ravni. Planarne transmisione linije izrađuju se od metalnih
traka i folija u kombinaciji sa dielektričnim supstratom.
Najčešće korišćeni tip planarnih transmisionih linija je mikrostrip linija (mikrostrip).
Trodimenzionalni prikaz mikrostrip linije dat je na slici.
Mikrostrip linija se sastoji od provodne trake (1) širine w i male debljine t, postavljene na
supstratu (2) relativne dielektrične konstante  r , debljine h. Sa donje strane supstrata je
uzemljena metalna folija (3).
Vrlo često se koriste i spregnute mikrostrip linije koju čine dve provodne mikrostrip trake
postavljene na istom supstratu na malom međusobnom rastojanju, s, kao što je prikazano na
sledećoj slici. Između ove dve trake uspostavlja se kontinualna elektromagnetna sprega duž ose
prostiranja.
Spregnute mikrostrip linije imaju veliku primenu u mikrotalasnim integrisanim kolima za
realizaciju usmerenih sprežnika, filtara, linija za kašnjenje, kola za prilagođenje, itd. Pod
karakterističnom impedansom spregnutih mikrostrip linija podrazumeva se karakteristična
impedansa jedne linije u prisustvu elektromagnetne sprege sa drugom linijom. Pored
karakteristične impedanse za jednu liniju vrlo bitna je i diferencijalna impedansa.
U praktičnim aplikacijama vrlo često je poznata karakteristična impedansa ili
diferencijalna impedansa, a potrebno je izračunati širinu linija. Do širine linija dolazimo na
osnovu proračuna koje nam omogućavaju lako dostupni online kalkulatori. Kao primer
ilustrovaćemo korišćenje Microstrip & Stripline calculator-a
Postavimo:
Trace thickness
t= 0.035mm = 1.4mils
Trace spacing
S= 0.2032mm = 8mils
Dielectric layer thickness (FR4)
h= 1.6mm
= 63 mils
Relative dielectric constant
εr =4.5
55
ELEKTRONSKI FAKULTET
Katedra za mikroelektroniku
Cilj nam je da dobijemo diferencijalnu impedansu od 90Ω. Podešavamo Trace width (W) da
dobijemo Differential impedance: Zo=90Ω (Microstrip).
Možemo videti da se dobija W=1.27mm=50mils.
56
Download

OSNOVI MIKROELEKTRONIKE - Katedra za mikroelektroniku