% Hlavicka pro protokoly z fyzikalniho praktika. % Verze pro: LaTeX % Verze hlavicky: 22. 2. 2007 % Autor: Ustav fyziky kondenzovanych latek % Ke stazeni: www.physics.muni.cz/ufkl/Vyuka/ % Licence: volne k pouziti, nejlepe k vcasnemu odevzdani protokolu z Vaseho mereni. \documentclass[a4paper,11pt]{article} \usepackage[dvips]{graphics} \usepackage{multicol} % Kodovani (cestiny) v dokumentu: (doporucujeme UTF-8). \usepackage[utf8]{inputenc} % Doporucujeme pouzivat UTF-8 (unicode). %\usepackage[cp1250]{inputenc} % Omezena stredoevropska kodova stranka, pouze MSW. %%% Nemente: \usepackage[margin=2cm]{geometry} \newtoks\jmenopraktika \newtoks\jmeno \newtoks\datum \newtoks\obor \newtoks\rocnik \newtoks\semestr \newtoks\cisloulohy \newtoks\jmenoulohy \newtoks\tlak \newtoks\teplota \newtoks\vlhkost %%% Nemente - konec. %%%%%%%%%%% Doplnte pozadovane polozky: \jmenopraktika={Fyzikální praktiku 3} % nahradte jmenem vaseho predmetu \jmeno={Radek Žemlička} % nahradte jmenem mericiho \datum={22.~dubna 2009} % nahradte datem mereni ulohy \obor={F} % nahradte zkratkou vami studovaneho oboru \rocnik={II} % nahradte rocnikem, ve kterem studujete \semestr={IV} % nahradte semestrem, ve kterem studujete \cisloulohy={8} % nahradte cislem merene ulohy \jmenoulohy={ Optoelektronické prvky, optoelektronické vazební členy. Přenos signálu vysokofrekvenčním vedením} % nahradte jmenem merene ulohy \tlak={865} % nahradte tlakem pri mereni (v hPa) \teplota={21,1} % nahradte teplotou pri mereni (ve stupnich Celsia) \vlhkost={69} % nahradte vlhkosti vzduchu pri mereni (v %) %%%%%%%%%%% Konec pozadovanych polozek. %%%%%%%%%%% Uzitecne balicky: \usepackage[czech]{babel} \usepackage{graphicx} \usepackage{amsmath} \usepackage{xspace} \usepackage{url} \usepackage{indentfirst} %%%%%% Zamezeni parchantu: \widowpenalty 10000 \clubpenalty 10000 \displaywidowpenalty 10000 %%%%%% Parametry pro moznost vsazeni vetsiho poctu obrazku na stranku \setcounter{topnumber}{3} % max. pocet floatu nahore (specifikace t) \setcounter{bottomnumber}{3} % max. pocet floatu dole (specifikace b) \setcounter{totalnumber}{6} % max. pocet floatu na strance celkem \renewcommand\topfraction{0.9} % max podil stranky pro floaty nahore \renewcommand\bottomfraction{0.9} % max podil stranky pro floaty dole \renewcommand\textfraction{0.1} % min podil stranky, ktery musi obsahovat text \intextsep=8mm \textfloatsep=8mm %\intextsep pro ulozeni [h] floatu a \textfloatsep pro [b] or [t] % Tecky za cisly sekci: \renewcommand{\thesection}{\arabic{section}.} \renewcommand{\thesubsection}{\thesection\arabic{subsection}.} % Jednopismenna mezera mezi cislem a nazvem kapitoly: \makeatletter \def\@seccntformat#1{\csname the#1\endcsname\hspace{1ex}} \makeatother %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Zacatek dokumentu %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \begin{document} %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Nemente: %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \thispagestyle{empty} { \begin{center} \sf {\Large Fyzikální sekce přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v~Brně} \\ \bigskip {\huge \bfseries FYZIKÁLNÍ PRAKTIKUM} \\ \bigskip {\Large \the\jmenopraktika} \end{center} \bigskip \sf \noindent \setlength{\arrayrulewidth}{1pt} \begin{tabular*}{\textwidth}{@{\extracolsep{\fill}} l l} \large {\bfseries Zpracoval:} \the\jmeno & \large {\bfseries Naměřeno:} \the\datum\\[2mm] \large {\bfseries Obor:} \the\obor \hspace{5mm} {\bfseries Ročník:} \the\rocnik \hspace{5mm} {\bfseries Semestr:} \the\semestr &\large {\bfseries Testováno:}\\ \\ \hline \end{tabular*} } \bigskip { \sf \noindent \begin{tabular}{p{3cm} p{0.6\textwidth}} \Large Úloha č. {\bfseries \the\cisloulohy:} \par \smallskip %$T=\the\teplota$~$^\circ$C \par %$p=\the\tlak$~hPa \par %$\varphi=\the\vlhkost$~\% &\Large \bfseries \the\jmenoulohy \\[2mm] \end{tabular} } \vskip1cm %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % konec Nemente. %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Zacatek textu vlastniho protokolu %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% \section{Teorie} Optoelektronický vazební člen (OVČ) je zařízení které se používá pro přenos signálu mezi dvěma galvanicky oddělenými obvody. Skládá se z vysílače infračerveného záření, přijímače záření a prostředí vzájemné vazby, které přenášejí záření od vysílače k přijímači. Vysílačem záření bývá obvykle luminiscenční dioda, jako přijímač záření slouží nejčastěji fotodioda, nebo fototranzistor. Viz schema v obrazku \ref{schema1}. Parametry OVČ jsou určeny vlastnostmi luminiscenční diody, fototranzistoru resp. fotodiody a přenosového prostředí. Důležitým parametrem je převodní charakteristika, která udává závislost výstupního proudu $I_C$ na proudu vstupní diodou $I_F$. S poměrně dobrou přesností ji můžeme aproximovat vztahem \ref{char}: \begin{equation} I_C = I_{C_0} \cdot \left( \frac{I_F}{I_{F_0}} \right)^n \label{char} \end{equation} kde $I_{F_0}$ je klidový proud luminiscenční diodou, $I_{C_0}$ je klidový proud fototranzistoru, $I_C$ je proud tekoucí fototranzistorem při proudu $I_F$ luminiscenční diodou, $n$ je činitel nelinearity vazby. Činitel $n$ lze určit z grafu závislosti $log I_C = fce(log I_F )$ . Směrnice tečny udává velikost exponentu $n$. \begin{figure}[ht] \centering \includegraphics[scale=0.8]{schema1.eps} \caption{Schema optoelektrického vazebného členu} \label{schema1} \end{figure} \section{Měření} \subsection{Úkol 1} Byl zapojen obvod podle schéma v obrázku \ref{schemaukol1}. Dále byla měřena charakteristika $I_F = fce(U_F)$ luminiscenční diody. Naměřené hodnoty shrnuje tabulka \ref{tab1}. Tyto hodnoty byly vyneseny do grafu v obrazku \ref{graf1}. Z grafu bylo určeno prahové napětí $U_P = 1.1 V$. \begin{figure}[ht] \centering \includegraphics[scale=0.8]{schema2.eps} \caption{Obvod pro měření V - A charakteristiky luminiscenční diody OVČ.} \label{schemaukol1} \end{figure} \begin{table}[ht] \begin{center} \begin{tabular}{c|c} $U_F [V]$ & $I_F [mA]$\\ \hline 1,202 &14,82\\ 1,197 &13,90\\ 1,192 &12,79\\ 1,182 &11,09\\ 1,179 &10,57\\ 1,171 &9,17\\ 1,168 &8,63\\ 1,162 &7,85\\ 1,155 &6,78\\ 1,143 &5,43\\ 1,132 &4,33\\ 1,119 &3,22\\ 1,112 &2,73\\ 1,081 &1,38\\ 1,031 &0,45\\ 0,939 &0,07\\ \end{tabular} \caption{Měření V - A charakteristiky luminiscenční diody} \label{tab1} \end{center} \end{table} \clearpage \begin{figure}[ht] \centering \includegraphics[scale=0.8, angle=-90]{graf1.eps} \caption{Závislost $I_F$ na $U_F$} \label{graf1} \end{figure} \subsection{Úkol 2} Byl zapojen obvod podle schema na obrázku \ref{schemaukol2}. V tomto zapojení byly měřeny výstupní charakteristiky tranzistoru $I_C = fce(U_{C_e})$ pro tři hodnoty $I_F$. Maměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce \ref{tab2}. Tyto hodnoty jsou vyneseny v grafu v obrazku \ref{graf2}. \begin{figure}[ht] \centering \includegraphics[scale=0.8]{schema3.eps} \caption{Obvod pro měření výstupní charakteristiky fototranzistoru OVČ.} \label{schemaukol2} \end{figure} \begin{table}[ht] \begin{center} \begin{tabular}{c|c||c|c||c|c} \multicolumn{2}{c||}{$I_F = 6,11 mA$} & \multicolumn{2}{c||}{$I_F = 10,48 mA$} & \multicolumn{2}{|c}{$I_F = 14,92 mA$}\\ \hline \hline $U_{C_e} [V]$ & $I_C [mA]$ &$U_{C_e} [V]$ & $I_C [mA]$ &$U_{C_e} [V]$ & $I_C [mA]$\\ \hline 0,11 &1,41 &0,09 &1,53 &0,09 &1,72\\ 0,15 &2,78 &0,11 &2,31 &0,10 &2,32\\ 0,15 &3,16 &0,14 &3,86 &0,12 &3,17\\ 0,18 &4,23 &0,14 &4,26 &0,14 &4,64\\ 0,23 &5,70 &0,17 &5,78 &0,15 &5,13\\ 0,26 &6,65 &0,18 &6,44 &0,18 &6,75\\ 0,30 &7,19 &0,22 &7,82 &0,20 &7,80\\ 0,43 &8,22 &0,25 &8,69 &0,22 &8,73\\ 0,62 &9,38 &0,29 &9,36 &0,26 &9,79\\ 0,76 &10,19 &0,35 &10,05 &0,33 &1,88\\ 1,08 &11,75 &0,45 &11,01 &0,39 &11,58\\ 1,30 &12,72 &0,59 &12,03 &0,54 &12,82\\ 1,46 &13,41 &0,78 &13,22 &0,63 &13,52\\ 1,68 &14,33 &0,94 &14,14 &0,74 &14,20\\ 1,87 &15,11 &1,13 &15,15 &0,93 &15,36\\ 2,27 &16,63 &1,33 &16,12 &1,09 &16,24\\ 2,52 &17,56 &1,58 &17,31 &1,29 &17,24\\ 2,82 &18,59 &1,79 &18,21 &1,53 &18,41\\ 3,18 &19,70 &2,03 &19,26 &1,71 &19,25\\ \end{tabular} \caption{Měření výstupní charakteristiky fototranzistoru OVČ.} \label{tab2} \end{center} \end{table} \begin{figure}[ht] \centering \includegraphics[scale=0.8, angle=-90]{graf2.eps} \caption{Závislost $I_C$ na $U_{C_e}$} \label{graf2} \end{figure} \clearpage \subsection{Úkol 3} Pro měření převodníku $U/f$ byla měřena závislost frekvence na napětí. Naměřené hodnoty jsou uvedeny v tabulce \ref{tab3}. V grafu v obrazku \ref{graf3} jsou vyneseny hodnoty napětí větší než 2,0 V, u kterých lze považovat závislost za lineární \begin{table}[ht] \begin{center} \begin{tabular}{c|c} $U [V]$ & $f [Hz]$\\ \hline 3,28 &2160\\ 3,00 &1701\\ 2,72 &1214\\ 2,53 &889\\ 2,21 &375\\ 2,03 &137\\ 2,06 &74\\ \end{tabular} \caption{Měření převodníku U/f} \label{tab3} \end{center} \end{table} \begin{figure}[ht] \centering \includegraphics[scale=0.8, angle=-90]{graf3.eps} \caption{Závislost frekvence na napětí} \label{graf3} \end{figure} \section{Závěr} Byla měřena charakteristika luminiscenční diody, výstupní charakteristika fototranzistoru OVČ a závislost frekvence na napětí převodníku $U/f$. Naměřené hodnoty a získané výsledky odpovídají očekávaným hodnotám. % \centering % \includegraphics[scale=1,0]{obrazek.eps} % \caption{Použité experimentální uspořádání Franc-Hertzova pokusu} % % \begin{table}[h] % \begin{center} % \begin{tabular}{c|c||c} % $U_a [V]$ & $I_f [mA]$ & $I_f^2 [A^2]$ \\ % \hline % 2000 &95,9 &0,00920\\ % % \end{tabular} % % \end{center} % \end{table} % Nakonec nezapomeňte projet text programem vlna nebo vlnka, např. % vlna -m -l -n mojeuloha.tex % nebo zkontrolovat a opravit jednopísmenné předložky na koncích řádků ručně. \end{document}