RAČUNARSKI SISTEM ZA IZVOĐENJE LABORATORIJSKIH VEŽBI IZ ELEKTRONIKE Marko Dimitrijević, Vančo Litovski, Elektronski fakultet Niš, Slavoljub Jovanović, IRVAS Niš Sadržaj – Računarski sistem za izvođenje laboratorijskih vežbi iz elektronike se sastoji iz hardverskog i softverskog dela. Hardverski deo sistema se sastoji od PC računara, akvizicionih kartica i maketa koje predstavljaju elektronska kola čiji se parametri mere. Softver je realizovan pomoću LABVIEW razvojnog alata. Cilj ovog sistema je da omogući jednostavniju manipulaciju instrumentima, brže izvođenje merenja i notiranje rezultata, što omogućava kon- centrisanje pažnje na suštinu merenja. Softverski deo uklju- čuje i funkcije za evidenciju studenata i praćenje rezultata vežbi. 1. UVOD Razvoj tehnologije personalnih računara je naročito intenzivan u prethodnih deset godina. Ovakav trend je doveo do razvoja uređaja za akviziciju i obradu podataka sa odgo- varajućim interfejsom za računar. Veliki broj klasičnih mer- nih uređaja takođe poseduje interfejs za povezivanje sa raču- narom. Ovi uređaji mogu povezati eksterno preko serijskog RS232/RS422/RS485 interfejsa, paralelnog printerskog inter- fejsa, ili preko bržih USB 1.1/2.0 i Ethernet interfejsa. Ether- net interfejs je naročito pogodan, jer pruža mogućnost pove- zivanja velikog broja različitih uređaja i računara u heteroge- nu mrežu. Komunikacija sa uređajima se realizuje preko sta- ndardnih OSI i TCP/IP modela. Ovakva realizacija osim ska- labilnosti omogućava i povećanje distance između uređaja i računara. Ukoliko se primenjuje TCP/IP model, distanca je praktično neograničena. Uređaji koji ne mogu da rade samos- talno, bez računara, su realizovani kao PCI ili PCMCIA ak- vizicione kartice. PCI kartice su namenjene desktop računa- rima, dok se PCMCIA kartice povezuju na prenosive računa- re i PDA uređaje. Prateći softver čine drajveri za rad sa ure- đajem i softver za akviziciju i obradu podataka. Funkcije uređaja se mogu i softverski definisati, tako da su ponuđeni razvojni alati i okruženja za ovu namenu. Moguće je softver- ski definisati virtuelni instrument za različite vrste merenja. Računarski sistem za merenja u elektronici je edukati- vni sistem. Osnovni cilj je maksimalno uprošćavanje procesa merenja, i stavljanje u prvi plan rezultata merenja, odnosno zaključaka koji iz tih merenja proističu. Ovakav cilj je mogu- će najefikasnije realizovati primenom akvizicionih kartica. Merenja su podeljena po ciklusima i vežbama: prvi ciklus se sastoji od šest vežbi koje predstavljaju određivanje statičkih i dinamičkih parametara poluprovodničkih elemenata i snima- nje odgovarajućih karakteristika elemenata; drugi ciklus predstavlja merenja karakteristika i snimanje amplitudske karakteristike pojačavača sa bipolarnim tranzistorom i FET- ovima, dvostepenog i diferencijalnog pojačavača; treći ciklus sadrži vežbe vezane za linearna elektronska kola – operacioni pojačavač, oscilator, pojačavač snage i stabilizator [1]. 2. REALIZACIJA HARDVERA SISTEMA Za realizaciju sistema za merenja u elektronici su ko- rišćene akvizicione kartice National Instruments NIDAQ PCI-6013 i PCI-6014. Kartice imaju 16 analognih ulaza, brzine semplovanja 200KS/s, dva analogna izlaza, 8 digital- nih I/O kanala i dva 24-bitna brojača. Kartice se povezuju na PCI magistralu računara. Kartice su povezane SH68-68-EP kablom za razvodni blok CB-68LP. Merna mesta na make- tama koje predstavljaju merna kola su povezane na odgova- rajuće konektore bloka (slika 1). Sl. 1. Razvodni blok CB-68LP Analogni izlazi kartice su iskorišćeni kao generatori napona napajanja i pobudnih signala. Maksimalni jednosmer- ni izlazni napon koji je moguće generisati je 10V. Ovaj na- pon je dovoljan za polarizaciju, napajanje maketa i merenje statičkih karakteristika poluprovodničkih komponenti (slika 2). Analogni ulazi kartice se mogu povezati na tri načina sa jednim priključkom bez referentne tačke (NRSE – nonrefe- renced single-ended), sa jednim priključkom i referentnom tačkom (RSE – referenced single-ended) i diferencijalno. U realizaciji je najčešće korišćen diferencijalni način poveziva- nja radi eliminacije šuma koji nastaje na liniji razvodni blok – kartica i potiskivanje srednje vrednosti signala. Ovaj šum iako mali, može da utiče na preciznost merenja kod malih veličina (na primer inverzne struje zasićenja germanijumske diode). Prilikom ovakvog povezivanja ulazni signal se pove- zuje na pozitivni ulaz instrumentacionog pojačavača na karici (odnosno pozitivni ulaz jednog analognog kanala), a referen- tni signal na negativni ulaz. Ovakvim povezivanjem broj ulaznih analognih kanala je smanjen na osam. Radi većeg potiskivanja common-mode šuma, može se povezati otpornik između referentne tačke (negativnog ulaza instrumentacionog pojačavača na kartici) i mase. Vrednost otpornika je stotinu puta veća od ekvivalentne Tevenin-ove otpornosti kola izme- đu tačaka na kojima se vrši merenje. Moguća je i konfigura- cija sa drugim otpornikom koji se vezuje između mase i pozi- tivnog terminala analognog kanala, čime se ostvaruje neznat- no bolje potiskivanje srednje vrednosti, ali se unosi sistemat- ska greška u merenje, jer smanjuje napon koji se meri zbog redne veze otpornika. Merenje struje se vrši pretvaranjem u naponski signal pomoću šanta od 100Ω. Imajući u vidu veliku ulaznu otpor-