Obsah: | |
Princip úlohy | |
Postup měření | |
Poznámky k postupu měření | |
Zapojení vývodů a vlastnosti použitých IO | |
Zapojení nepájivého kontaktního pole | |
Oscilátor pro řízení spínačů |
Principem této úlohy je dolní propust prvního řádu, v níž je rezistor nahrazen spínaným kapacitorem. Detailní rozbor funkce spínaných kapacitorů lze nalézt v přednáškových skriptech, pro osvěžení (snad) postačí následující obrázek.
Uvádět zde zapojení dolní propusti prvního řádu je, doufám, zbytečné. Skutečné zapojení měřicího obvodu je na následujícím obrázku.
Prvky Rt, Ct a IO1 tvoří oscilátor pro vytvoření řídicího signálu spínačů. Díky výborným vlastnostem tohoto zapojení zcela postačuje toto jednoduché řešení, blíže viz popis řídicího oscilátoru.
Obvod IO2 je trojnásobný dvoupolohový analogový přepínač. V našem případě je použita jen jedna jeho sekce, neboť v obvodu je pouze jeden SC rezistor. U tohoto integrovaného obvodu je nutné přivést úroveň L na vstup INH, jinak je funkce spínačů blokována. Zároveň je nutné propojit analogovou a digitální zem obvodu (vývody 7 a 8).
Rezistory Rp a kapacitor Cv tvoří obvod, posouvající stejnosměrnou složku vstupního signálu na cca polovinu napájecího napětí. Toto posunutí je nutné pro zajištění správné funkce analogových spínačů. Kapacita Cv je volena jako vazební, t.j. dostatečně velká, aby se její vliv neprojevoval v pracovním pásmu kmitočtů.
Vlastní propust je tvořena kapacitory C1 (spínaný kapacitor, tvořící rezistor dolní propusti 1. řádu) a C2 (skutečný kapacitor dolní propusti 1. řádu).
Skutečné hodnoty součástek: | |
---|---|
Rt | 50k |
Ct | 1n8 |
Rp | 330k |
Cv | 47µF |
C1 | 1n5 |
C2 | 10n |
Vzhledem k tomu, že se jedná o úlohu spíše demonstrační, je vlastní měření velmi jednoduché. Sestává z následujících bodů:
Při pečlivé práci funguje zapojení na první pokus. Nezdaří-li se Vám, postupujte podle následující nápovědy:
4093 - katalogový list
Obvod 4093 je čtveřice dvouvstupových NAND hradel (tedy jakási obdoba 7400). Základní
rozdíl ale spočívá v tom, že tento obvod má na vstupech vestavěn Schmittův klopný obvod,
zajišťující poměrně velkou hysterezi přechodu 0>1 a 1>0. Navíc mají vstupy prakticky
nekonečnou impedanci. Tyto vlastnosti nejen zásadně zvyšují šuovou imunitu obvodu, ale dovolují
i jeho zajímavá nestandardní využití, jako je např. v našem případě konstrukce velmi robustního
oscilátoru.
4053 - katalogový list
Obvod 4053 je trojice dvoupolohových NAND analogových přepínačů. Každý přepínač má individuální
řízení dvoustavovým signálem. Celý obvod je navíc vybaven jedním blokovacím vstupem (INH),
umožňujícím převedení všech spínačů najednou do stavu "rozpojeno", nezávisle nan jejich řídicích signálech.
V tomto stavu pak není žádný vstup spojen se žádným výstupem. Oddělená "analogová" a "digitální" zem
obvodu dovoluje i zpracování bipolárních signálů, ovšem za cenu dvojího napájení.
Takhle je zapojené nepájivé propojovací pole při správné orientaci (svorky ZEM a -15V) směrem dolů.
Již od dob prvních pokusů s číslicovými obvody TTL první generace se táhne naší (a bohužel nejen naší) odbornou literaturou jedna zvrácenost, týkající se konstrukce nenáročného RC oscilátoru. Mám na mysli zapojení, jejichž typickým představitelem je následující ukázka:
Nejenže toto zapojení "spotřebuje" tři hradla (t.j. prakticky celé jedno pouzdro při použití NAND hradel, popř. půl pouzdra při použití invertorů), ale je i citlivé na konkrétní kombinaci hodnot součástek a jejich nastavení.
Použití CMOS obvodů se Schmittovým klopným obvodem na vstupu dovoluje konstrukci podstatně jednoduššího typu oscilátoru, jak ukazuje následující obrázek:
Toto zapojení má řadu předností, za nejdůležitější považuji:
R | ( 100 ohm ; 5 Mohm ) |
C | ( 50pF ; 500µF ) |
Pravděpodobně jedniným důvodem pro další používání "klasických" TTL a CMOS oscilátorů tak nakonec zbývá fakt, že se pohodlně opisují z ostatních publikací ....