Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Obsah:<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 1<br />
Klopné obvody sestavené z integrovaných obvodů<br />
-základní pojmy, rozdělení, popis<br />
-astabilní klopné obvody (AKO) z logických hradel<br />
-souměrné a neřízené<br />
-souměrné a řízené<br />
-nesouměrné a neřízené<br />
-nesouměrné a řízené<br />
-přesné, řízené krystalem<br />
-jiné příklady<br />
-astabilní klopné obvody (AKO) z operačních zesilovačů (OZ)<br />
-astabilní klopné obvody (AKO) jako samostatný integrovaný obvod<br />
-monostabilní klopné obvody (MKO) z logických hradel<br />
-pro krátké časy do 20 nsec<br />
-pro krátké časy do 10 µsec<br />
-pro krátké časy s derivačním článkem RC<br />
-pro krátké časy s derivačním článkem RC a zpětnou vazbou<br />
-pro delší časy<br />
-jiné příklady<br />
-monostabilní klopné obvody (MKO) z operačních zesilovačů (OZ)<br />
-monostabilní klopné obvody (MKO) jako samostatný integrovaný obvod<br />
-monostabilní klopné obvody (MKO) jako obvod pro spouštění dalších obvodů<br />
-vzestupnou nebo sestupnou hranou<br />
-bistabilní klopné obvody (BKO) z logických hradel – samostatně<br />
-bistabilní klopné obvody (BKO) z operačních zesilovačů (OZ)<br />
-bistabilní klopné obvody (BKO) jako samostatný integrovaný obvod<br />
-Schmittův klopný obvod (SKO) z logických hradel<br />
-Schmittův klopný obvod (SKO) z operačních zesilovačů (OZ)<br />
-Schmittův klopný obvod (SKO) jako samostatný integrovaný obvod<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 1
2 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů<br />
Klopné obvody (KO)<br />
Nejjednodušší sekvenční obvody (stav výstupu závisí na kombinaci vstupních proměnných a navíc ještě na<br />
předchozím stavu výstupu tohoto členu, zjednodušeně jde o kombinační obvod + paměť)<br />
Elektronický obvod, který má 2 stavy. V nich zůstává určitou dobu nebo trvale. Přechod z jednoho stavu do<br />
druhého je velice rychlý. Říkáme, že obvod překlápí. Využívá vlastností dvou tranzistorů ve spínacím režimu.<br />
Provedení KO (dle součástkové základny)<br />
-tranzistorové<br />
-integrované (digitální, analogové)<br />
Charakteristika KO (tři hlavní skupiny)<br />
Astabilní klopný obvod (AKO), multivibrátor<br />
-žádný stabilní stav, stále mění stavy, samostatně se překlápí s určitou frekvencí<br />
-jako generátory pravoúhlých signálů, jako periodické spínače<br />
Monostabilní klopný obvod (MKO)<br />
-má pouze jeden stabilní stav, do nestabilního stavu ho překlápí na krátkou dobu vnější impuls<br />
-jako zpožďovací člen nebo pro prodloužení impulzu<br />
Bistabilní klopný obvod (BKO)<br />
-má dva stabilní stavy, do opačného stabilního stavu ho překlápí každý další vnější impuls<br />
-jako logický prvek pro zapamatování informace<br />
Schmittův klopný obvod (SKO), (trigger)<br />
-patří k BKO řízeným jedním vstupem<br />
-je v podstatě BKO, který se překlápí z jednoho stavu do druhého v závislosti na frekvenci vstupního signálu<br />
-jednodušeji řečeno, obvod dodržuje stejnou frekvenci, s jakou přichází střídavý signál na jeho vstup<br />
-přitom převádí libovolný napěťový průběh na obdélníkový<br />
-(případně na ostré špičky (po průchodu derivačním členem)<br />
-používá se proto k úpravě obecného tvaru impulsu na pravoúhlý (obdélníkový)<br />
-začne plnit svoji funkci, jakmile vstupní napětí dosáhne určité prahové hodnoty, nutné pro změnu stavu SKO<br />
-někdy se mu proto říká prahový člen nebo detektor úrovně napětí<br />
Klopné obvody<br />
patří mezi sekvenční obvody. Současný stav jejich výstupů je závislý nejen na okamžitých hodnotách vstupu,<br />
ale i na předcházejícím stavu výstupu. Mohou si tedy pamatovat informaci 1 bitu. U většiny z nich může ke<br />
změně stavu dojit pouze pomoci tzv. hodinového impulsu (buď náběžnou, nebo sestupnou hranou).<br />
Klopný obvod R-S<br />
je nejjednodušším klopným obvodem. Můžeme jej sestavit ze dvou hradel. Úrovni L na vstupu R se na výstupu<br />
Q nastaví úroveň L, úrovní L na vstupu S se na výstupu Q nastaví úroveň H. Slouží k uchování napěťové<br />
úrovně. Na oba vstupy nesmíme současně přivést úroveň L, protože po skončení těchto impulsů by nastal<br />
hazardní stav.<br />
2 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 3<br />
Astabilní klopné obvody – AKO (multivibrátory)<br />
-žádný stabilní stav, samovolně se překlápějí s určitou frekvencí<br />
-vytvářejí pravoúhlé impulsy o definované šířce, které se opakují s určitým kmitočtem<br />
-samokmitající generátory periodických impulsových průběhů<br />
-(pravoúhlých signálů, periodické spínače, zdroje hodinových kmitočtů)<br />
-při realizaci pomocí standardních číslicových IO se využívá zesílení negátorů a zavedením zpětné vazby<br />
(obyčejně přes C) se obvod rozkmitá<br />
-frekvence je dána časovou konstantou cca T=RC<br />
-existuje množství zapojení<br />
-na počátku předpokládejme změnu Avýst z log.1 na log.0,<br />
-tedy Bvýst z log.0 na log.1<br />
-C se z BBvýst=1 nabíjí přes R do Avýst=0. Nabíjecí proud udržuje na Bvstup<br />
B =0 po dobu cca T=2RC<br />
-poté se úbytek napětí na R zvětší na rozhodovací úroveň 1,4V čímž BBvýst=0, Avýst=1<br />
-nyní se C nabíjí opačně, proudem z Avýst=1 přes R do BBvýst. Nabíjecí proud udržuje na Bvstup<br />
B =1 po dobu cca<br />
T=2RC<br />
-poté se napětí zmenší pod rozhodovací úroveň 1,4V a obvod se opět překlopí<br />
-s ohledem na velikost vstupních proudů TTL obvodů musí být R=160j až 250j<br />
Souměrný AKO (střída 1:1)<br />
-na počátku předpokládejme změnu Avýst z log.0 na log.1,<br />
-tedy Bvýst z log.1 na log.0<br />
-C2 byl původně nabit vlevo (-), vpravo (+) z BBvýst=1,<br />
-po překlopení tedy máme počáteční stav BBvýst=0<br />
C2 se tak začíná vybíjet přes R2<br />
a k němu paralelně připojenému vstupnímu odporu členu A (ARvstup)<br />
-vybíjecí proud udržuje na Avstup=0<br />
-současně se nabíjí C1 v obvodu z Avýst=1 přes C1, R1 a k němu paralelní BBRvstup, na zem<br />
-nabíjecí proud udržuje na BBvstup=1<br />
-se změnou nabíjecího proudu se zmenšuje na BBvstup napětí až klesne pod rozlišovací úroveň 1,4V, tedy<br />
a obvod se překlopí<br />
Bvstup<br />
B =0<br />
-nyní je na Avýstup=0 a na BBvýst=1<br />
-C1 se vybíjí, C2 se nabíjí, děj se opakuje s periodou cca T=2RC<br />
-obvod pracuje uspokojivě v rozmezí 0,1 až 10MHz při 5% stabilitě kmitočtu<br />
-R1 a R2 musí být v rozsahu 1Ω až 5kΩ<br />
-pokud R1=R2=R a C1=C2=C ---> pak f=1/2RC ---> souměrnost ---> střída 1:1<br />
-R1 a R2 musí být v rozsahu 1Ω až 2kΩ<br />
-pokud R1=R2=R a C1=C2=C ---> pak f=1/2RC ---> souměrnost ---> střída 1:1<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 3
4 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů<br />
Nesouměrný AKO (neřízený a řízený)<br />
-kladná zpětná vazba přes C=200M<br />
-pro správnou funkci R=470j až 1k5<br />
-při R=1k, C=200M ---> T=0,6sec<br />
-kmitočet výstupního signálu je určen velikostí RC<br />
-na počátku předpokládejme Avstup=0, tedy Avýst=1, tedy BBvýst=Qnon=0<br />
tedy Cvýst=Q=1<br />
-C se nabíjí z Cvýst=Q=1 přes R do BBvýst=Qnon=0<br />
-na Avstup se postupně zvyšuje napětí<br />
-až dosáhne rozlišovací úrovně 1,4V dosáhne Avstup=1 a tím překlopí Avýst=0, Bvýst=1, Cvýst=0<br />
nabíjecí proud se musí nyní obrátit. C se tedy začne vybíjet a napětí na Avstup začne klesat. Až klesne pod<br />
rozlišovací úroveň 1,4V, kdy Avstup=0, AKO se opět překlopí Avýst=1, Bvýst=0, Cvýst=1<br />
řízený AKO<br />
když BBřídící vstup=1 ---> hradlo B je otevřeno, průběhy se dostanou ven na výstup<br />
když BBřídící vstup=0 ---> hradlo B je uzavřeno, obvod je blokován, kmitání se zastaví<br />
Nesouměrný AKO s řízeným výstupem<br />
-pokud řídící vstup =1 ---> signály procházejí ven<br />
-pokud řídící vstup =0 ---> obvod kmitá, signály jsou však zablokovány na Dvstup, nedostanou se ven<br />
-na počátku předpokládejme Avstup=0 ---> Avýst=1 ---> BBvýst=0<br />
---> Cvýst=0 ---> Dvýst=1<br />
-C se nabíjí z Avýst=1 přes R do BBvýst=0<br />
-nabíjecí proud udržuje na Cvstup=0 po dobu cca T=RC. Jakmile se napětí zvětší nad rozlišovací úroveň 1,4V,<br />
Cvstup=1 a AKO se překlopí<br />
-podle úrovně řídícího vstupu projdou pulsy ven nebo zůstanou zablokované na Cvýst<br />
AKO řízené krystalem<br />
-pro vysokou přesnost kmitočtu<br />
-f=200kHz až 5MHz<br />
-C=120j ---> 5MHz<br />
-C=330j ---> 2MHz<br />
-C=680j ---> 1MHz<br />
-C=3k3 ---> 200kHz<br />
-při f>1MHz se L=10mH nahradí R=1k<br />
4 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů
AKO pro stabilitu kmitočtů cca do 1%<br />
(při napájecím napětí 5V % 0,25V)<br />
Základem je RS KO tvořený hradly 1 a 3.<br />
-předpokládáme, že výstup Q = log. 1, pak vstup invertoru 5 = log. 0<br />
-C2 se začne nabíjet ze vstupu invertoru 5 = log. 1<br />
-C2 se nabíjí, než dosáhne rozhodovací úrovně A2 na vstupu hradla 3<br />
-pak výstup hradla 3 = log. 0<br />
-tato log. 0 se na vstupu hradla 3 RS KO prosadí<br />
-překlopí RS KO do opačného stavu, Q = log. 0<br />
-současně se vybije C2 do výstupu invertoru 5<br />
-děj se opakuje pro C1<br />
Při použití elektrolytických kondenzátorů C1 a C2 velkých kapacit se<br />
doporučuje připojit k nim paralelně keramické kondenzátory pro<br />
snazší start<br />
Frekvence KO se řídí velikostí C1 a C2. Při rozdílných kapacitách<br />
získáme pochopitelně nesouměrný generátor. Přibližný vztah<br />
kapacity a kmitočtů vyplývá z tabulky 100pF 3,3MHz<br />
1nF 330kHz<br />
1μF 330Hz<br />
500μF 0,6Hz<br />
AKO s nastavitelnou střídou<br />
-vznikne sériovým zapojením dvou RS KO<br />
-tvar signálu mezi nimi upravují diody<br />
Nezvyklé zapojení modulátorů umožňuje<br />
s jedinou kapacitou větší rozsah střídy než<br />
předchozí zapojení s jedním RS KO.<br />
Pro indikaci kmitočtu je použito telefonní<br />
sluchátko, buzené zesilovačem s logickým<br />
ziskem N=20<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 5<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 5
6 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů<br />
Zabezpečovací zařízení s KO<br />
-zaznamená krátký světelný impuls, uloží do paměti, a dokud nedojde k odblokování, vydává výstražný signál<br />
-světelný impuls otevře fototranzistor T1, který tak propustí na bT2 kladné napětí +UCC, T2 se otevře<br />
-log. 1 z kT2 na vstupu hradla 3 BKO se tak přemění na log. 0, BKO se překlápí, výstup Q = 0<br />
-LED X poplach = svítí, LED Y normální stav = nesvítí<br />
-na druhém vstupu hradla 2 BKO je trvale přes odpor 1k log. 1<br />
-výstup BKO Q = 0 se prosadí na součinovém hradle 2 (před AKO2) a log. 1 na jeho výstupu spustí AKO2<br />
-AKO2 začíná pracovat a ze sluchátka se začne ozývat přerušovaný tón v rytmu překlápění AKO1<br />
-kmitočet překlápění AKO2 je nastaven v pásmu slyšitelné frekvence<br />
Do výchozího stavu se obvod nastaví stiskem tlačítka A<br />
6 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 7<br />
Monostabilní klopné obvody (MKO)<br />
-jeden stabilní stav, který se na popud vnějšího spouštěcího impulsu zruší na přesně stanovený časový okamžik<br />
-vytvoří se tak ojedinělý výstupní impuls definované délky (10nsec až sekundy)<br />
-MKO tak zkrátí nebo prodlouží vstupní impuls neurčitého tvaru na obdélník<br />
-existuje množství zapojení -kdy výstupní impuls je více či méně strmý<br />
-kdy lze realizovat krátké nebo delší časy<br />
MKO - zapojení vhodná pro krátké časy – do 20nsec<br />
-nejjednodušší uspořádání pro zkrácení vstupního impulsu<br />
-využívají zpoždění signálu (cca 10 až 20 nsec) přes lichý počet invertorů<br />
-počáteční stabilní stav, vstup je na log.0, ta se prosadí na vstupu 2D,<br />
-takže výstup D = 1, (vstup 1D = 1)<br />
-na vstup přivedeme kladný spoušťový puls, ten se okamžitě přenese na vstup<br />
2D = 1, vstup 1D má rovněž ještě log.1, výstup D se tak přemění na D = 0<br />
-kladný vstupní puls prochází přes lichý počet negátorů<br />
-za určitý čas, daný zpožděním negátorů, přijde na vstup 1D v podobě log.0,<br />
-druhý vstup 2D = 1, výstup D se tak překlopí do D = 1<br />
-ukončení vstupního impulsu je opět stavem log.0, ta se prosadí na vstupu 2D = 0 a už jen potvrdí výstup D = 1<br />
-na výstupu D se tak vytvořil krátký impuls do log.0, jehož šířka je dána zpožděním signálu přes investory<br />
-zapojení pracuje jen pro zkracování výstupního impulsu<br />
MKO – zapojení vhodná pro krátké časy – do 10µsec<br />
-zapojení RC nahrazuje zpoždění tří investorů v předchozím zapojení<br />
-šířka impulsu je dána cca T=RC<br />
-počáteční stabilní stav: vstup je na log.0<br />
výstup je na log.1, neboť vstup A=0=1D, zde se prosadí, takže Dvýst=1<br />
-vstup 2D nemá v tento okamžik vliv na nastavení výstupu, až později, nastaví se takto:<br />
vstup A=0, ta se prosadí, takže Avýst=1, ta projde přes R=220j a přes C=1k na zem,<br />
kondenzátor se nabíjí od 0V, přes tzv. rozhodovací úroveň, až po log.1 na 2D<br />
-na vstup přivedeme kladný spouštěcí puls. Ten projde i na 1D=1. Na 2D je ale přednastavena též log.1. Dvýst<br />
se proto překlopí do log.0<br />
-kladný spouštěcí puls na vstupu A=1, takže Avýst=0, kondenzátor se začne vybíjet přes R=220j, až se napětí<br />
zmenší na rozhodovací úroveň, kdy 2D vyhodnotí log.0, ta se prosadí a Dvýst=opět log.1<br />
-skončí-li spouštěcí impuls dříve, než je doba T, ukončí se i výstupní impuls<br />
-skončí-li spouštěcí impuls později než je doba T, šířka záporného impulsu na výstupu je pak cca T=RC<br />
-rozhodovací úroveň je cca 1,4V<br />
-vzestupná hrana výstupního pulsu je obvykle zhoršená<br />
-(má na to vliv rychlosti nabíjení a vybíjení přes rozhodovací úroveň přechodu)<br />
-zvyšování T nelze donekonečna (R zůstává < 500Ω pro přechod log.0)<br />
-zapojení jen pro zkracování výstupního impulsu<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 7
8 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů<br />
MKO – krátké časy – s derivačním článkem RC<br />
-počáteční stabilní stav: vstup je na log.1<br />
výstup je na log.1, neboť zem přes R< 500Ω se prosadí na Dvstup, takže Dvýst=1<br />
-na vstup přivedeme záporný spouštěcí puls, ten se na Avstup prosadí, takže Avýst=1<br />
-v nenabitém stavu se C chová jako zkrat, log.1 ním tedy projde na Dvstup, Dvýst se tak přemění na log.0<br />
-Kondenzátor C se postupně nabíjí přes R< 500Ω a napětí na Dvstup se tak zmenšuje až klesne pod rozhodovací<br />
úroveň hradla D (pod 1,4V), kdy Dvstup=0, Dvýst se tak překlopí do log.1<br />
-skončí-li spouštěcí ipuls dříve, než je doba T, ukončí se i výstupní puls<br />
-skončí-li spouštěcí impuls později než je doba T, šířka záporného impulsu na výstupu je pak cca T=RC<br />
-odpor R< 500Ω se vybírá tak, aby úbytek napětí na něm nebyl větší než asi 0,8V<br />
-(vzniká průtokem vstupního proudu členem D, asi 1,6mA)<br />
-pro širší impuls by tak bylo třeba čím dál větších kapacit<br />
-(větší konstrukční rozměry, větší cena, ale hlavně stále menší strmost hran)<br />
-vhodnou kapacitou lze tedy výstupní puls zkracovat i prodlužovat, ale ne donekonečna<br />
-jen pro zkracování výstupního pulsu<br />
MKO – krátké časy – s derivačním článkem RC a zpětnou vazbou<br />
-zpětná vazba napravuje zmenšení strmosti týlových hran<br />
-zaručí uplatnění výst. pulsu jen v šířce cca T=RC, ať je vstupní spouštěcí impuls jakkoliv široký (užší či širší)<br />
-dioda D chrání Dvstup před účinky záporného napětí<br />
-zapojení je vhodné pro zkrácení i rozšíření výstupního impulsu<br />
8 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů
MKO – delší časy – vazba s tranzistorem<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 9<br />
-RC člen je zapojen do bT s velkým zesílením<br />
-šířka impulsu je dána T=0,8RC<br />
-velikost odporu R je závislá na parametru h21E tranzistoru<br />
-odpor R1 zvyšuje napětí na výstupu z investoru, a to z typické hodnoty 3,3V na hodnotu napájecího napětí,<br />
čímž vlastně stabilizuje počáteční napětí na kondenzátoru C<br />
-odpor R1 dále zkracuje čas potřebný k regeneraci mko do výchozího stavu (zrychluje překlopení)<br />
výchozí stav:<br />
-po příchodu záporného spouštěcího pulsu se prosadí log.0,<br />
-tedy Avstup=0, Avýst=1, Bvýst=0, log.0 dále projde přes C do bT<br />
-T se zavře, kT se změní z log.0 na log.1, Dvýst=0<br />
-Dvýst=0 se zpětnou vazbou přenese na vstup a potvrdí tento stav<br />
-mezi tím se vybíjí C přes odpor R až se stane napětí na bT kladné a opět otevře T. Tím bude na Dvýst=1<br />
-bude-li navíc už v této době spouštěcí impuls na log.1, přepne se i Bvýst =1 a C se začne nabíjet přes bT a tím<br />
vlastně urychlí přechod T do stavu nasycení, proto je při prodlužovacím impulsu náběžná hrana strmější<br />
-řekli jsme si, že po přechodu báze na záporné napětí tranzistor vypne. Toto vypnutí však trvá delší dobu, než<br />
je obvyklé u IO. Tranzistory s větším zesílením h21E potřebují též podstatně delší časy pro přepnutí, zvlášť<br />
jsou-li přesyceny a navíc nejde-li o spínací tranzistory (u KC 509 je to doba cca 1,5µsec, u spínacích KSY 62<br />
do 100nsec)<br />
Z toho vyplývá, že pokud skončí spouštěcí impuls za dobu kratší, než je doba přepnutí tranzistoru, obvod<br />
vůbec nezareaguje<br />
Při přechodu tranzistorů do nasycení je třeba zjistit, jestli nebude u daného typu tranzistoru překročen Ib<br />
Pozor tedy při použití velkých kapacit<br />
Obvod může být opatřen ještě jednou zpětnou vazbou (spojuje Avýst a Dvstup), odstraňuje náchylnost obvodu<br />
přenášet poruchové špičky, šířící se napájecí větví<br />
Jiný MKO pro dlouhé časy<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 9
10 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů<br />
Pro větší nároky a pro impulzy libovolné délky lze použít MKO sestavený z AND-NOR logického<br />
obvodu a spínacího tranzistoru.<br />
-ve stabilním stavu je na vstupu A1 log. 0<br />
-tranzistor je působením R v nasyceném stavu (otevřen)<br />
-jeho saturační napětí (úroveň log. 0) je vedeno na vstup A2<br />
-vlivem R3 je log. 0 také na vstupech BB3 a B4B log. členu.<br />
-Cvýst = log. 1<br />
Přijde spoušťový impuls log. 1<br />
-log. 1 přejde přes C1 na vstupy BB3 a B4B<br />
-Cvýstup přejde do log. 0<br />
-tranzistor se zavře a na jeho kolektoru bude úroveň log. 1<br />
-log. 1 je vedena na vstup A2.<br />
-Cvýstup = log. 0 i poté, co log.1na vstupech BB3 a B4B přestane působit (neboť A2 = log. 1 a A1 = log. 1)<br />
Od okamžiku, kdy z Cvýstup = log. 0 byl tranzistor zavřen, se C nabíjí přes R ze zdroje UCC<br />
-napětí na bT se zvětšuje a po době asi 0,8RC přejde tranzistor opět do nasyceného stavu (otevře se).<br />
-úroveň na vstupu A2 se změní na log. 0<br />
-úroveň Cvýstup se změní na log. 1, nastaví se opět výchozí stav<br />
-zpětná vazba urychluje přepínání a zlepšuje hranu impulsu<br />
-použijeme-li tranzistor, jehož proudový zesilovací činitel je větší než 20, můžeme použít velký odpor R v bázi<br />
-mez odporu R je dána poměrem napětí UCC a IB, který při daném zatěžovacím odporu postačí uvést tranzistor<br />
do nasyceného (otevřeného) stavu.<br />
Při poměrně velkém R stačí pak k dosažení větších délek impulsu menší kapacita C.<br />
MKO – využívající rychlosti překlápění RS KO<br />
-prodlužují délku impulsu<br />
-dávají jakostní hrany<br />
Příchodem spouštěcího impulsu do log. 0 se výstup nastaví na hodnotu log. 1<br />
-odblokuje vstup A i vstup B, který byl držen na úrovni log. 0 přes diodu D<br />
-kondenzátor C se nyní začíná nabíjet přes vstup B<br />
Protože v prvním okamžiku má C téměř nulový potenciál, začne se C nabíjet<br />
proudem vstupu při příchodu spouštěcího impulsu (přes R = 4k ze zdroje UCC<br />
uvnitř hradla NAND)<br />
-nabíjecí děj pokračuje tak dlouho, až vstup B dosáhne rozhodovací úrovně<br />
-v tomto okamžiku se objeví log. 0 na výstupu E<br />
-klopný obvod RS se nastaví opět do výchozího stavu<br />
-tím se zablokuje vstup A, výstup E se vrátí do stavu log. 1<br />
-přes diodu se zároveň vybíjí C<br />
-protože se C vybíjí do výstupu hradla 1, je sestupná hrana poněkud zhoršená<br />
-(viz křivka výstupu A)<br />
10 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů
MKO jako IO<br />
-v řadě TTL UCY 74 121, 74 123 (dvojice MKO)<br />
-MZK 105<br />
-vnějším připojením kapacity a odporu se vytvářejí pulzy volitelné délky<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 11<br />
Zvláštní skupinu tvoří obvody pro spouštění obvodů<br />
-vzestupnou hranou impulsu<br />
-sestupnou hranou impulsu<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 11
12 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů<br />
Schmittův klopný obvod (SKO) z OZ<br />
SKO (trigger) je v podstatě BKO, který se překlápí z jednoho stavu do druhého v závislosti na frekvenci<br />
vstupního signálu. Jednodušeji řečeno, obvod dodržuje stejnou frekvenci, s jakou přichází střídavý signál na<br />
jeho vstup. Přitom převádí libovolný napěťový průběh na obdélníkový, případně na ostré špičky (po průchodu<br />
derivačním členem).<br />
Velké využití nachází v digitální technice. Konstrukčním prvkem jsou logické<br />
členy, ale vyrábějí se i IO určené přímo k tomuto účelu. Jednoduchou konstrukci<br />
SKO umožňuje také OZ, v poněkud nezvyklém zapojení.<br />
Zpětná vazba z výstupu prostřednictvím RZP směřuje do neinvertujícího vstupu,<br />
takže se jedná o zpětnou vazbu kladnou. OZ přitom pracuje s maximálním<br />
zesílením. Vstupní signál se zavádí do invertujícího vstupu, a proto na výstupu<br />
očekáváme opačnou polaritu napětí.<br />
Činnost Schmittova klopného obvodu:<br />
Předpokládáme, že na vstup přichází sinusový signál, v daném okamžiku s nulovou hodnotou napětí. Na<br />
výstupu je přitom již kladné saturační napětí (log.1). Z výstupu, přes zpětnovazební odpor RZP, se napětí<br />
dostává na neinvertující vstup. Ten kladnou polaritu výstupu podporuje. Protože RZP a R1 tvoří dělič napětí, na<br />
neinvertujícím vstupu napětí nikdy nedosáhne úrovně výstupního napětí.<br />
Mezitím vstupní napětí stoupá (kladná půlvlna), až překročí úroveň kladného napětí druhého vstupu. Protože<br />
rozhoduje vstup s vyšším napětím (invertující), polarita na výstupu se rázem změní v zápornou (log.0). Přes<br />
RZP se přenese záporné napětí na neinvertující vstup a výstupní stav stabilizuje. Průběh sinusového signálu<br />
pokračuje a na vstup přichází záporná půlvlna. Očekává se okamžik, kdy svým napětím převýší záporné napětí<br />
neinvertujícího vstupu. Jakmile se tak stane, opět rozhoduje invertují vstup a ihned se změní polarita<br />
výstupního napětí na kladnou (log.1)<br />
SKO se často používá mezi analogovou a digitální částí zařízení ve funkci vazebního členu. Dokáže totiž<br />
upravit téměř libovolný tvar vstupního signálu na přesný obdélníkový, se strmými boky.<br />
12 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 13<br />
Schmittův klopný obvod (SKO) z logických IO<br />
-patří k BKO řízeným jedním vstupem<br />
-k úpravě obecného tvaru impulsu na pravoúhlé (obdélníkové)<br />
-začne plnit svoji funkci, jakmile vstupní napětí dosáhne určité prahové hodnoty, nutné pro změnu stavu SKO<br />
-někdy se mu proto říká prahový člen nebo detektor úrovně napětí<br />
SKO z expandéru MH 7460<br />
-na vstup přivádíme napětí o obecném časovém průběhu<br />
-pokud je vstupní napětí menší, než je prahové napětí obvodu (cca 0,65V), je T2 uzavřen,T2´ otevřen<br />
-na výstupu obvodu je tedy log. 0<br />
-pokud je vstupní napětí větší, než je prahové napětí obvodu (cca 0,65V), je T2 otevřen, T2´uzavřen<br />
-na výstupu obvodu je tedy log. 1<br />
-změna stavu obvodu je urychlována společným R=100 v emitoru<br />
-výstup obvodu má logický zisk asi N=2<br />
-výstupní napětí úrovně H je asi 4V<br />
-výstupní napětí úrovně L je asi 0,6V<br />
Tak jako všechny SKO má i tento obvod určitou hysterezi.<br />
Vstupní napětí potřebné k tomu, aby výstup přešel do stavu H je větší, než vstupní napětí potřebné pro zpětný<br />
přechod výstupu do stavu L.<br />
Rozdíl, tj. hystereze, je asi 0,25V<br />
SKO z invertorů<br />
-vzroste-li vstupní napětí Avstup asi nad 1,4V přejde Avýst na log.0, Bvýst na log.1<br />
-zpětná vazba přes R=2k2 Bvýst přenáší na Avstup a urychluje tak změnu stavu obvodu (překlopení)<br />
-zmenší-li se vstupní napětí Avstup asi pod 1,4V přejde Avýst na log.0, Bvýst na log.1<br />
-zpětná vazba přes R=2k2 nám změnu opět urychlí<br />
-velikostí Rvstup je možno řídit velikost vstupního překlápěcího napětí<br />
-toto zapojení pracuje uspokojivě asi do 10MHz<br />
-dioda D chrání Avstup před nežádoucími účinky záporného napětí<br />
SKO jako samostatný integrovaný obvod (IO)<br />
SN7413N od Texas Instrumens<br />
MH1ST1 naší výroby, pro funkci bezkontaktní klávesnice (plně slučitelný s TTL obvody)<br />
<strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů 13
14 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů<br />
14 <strong>Rutar</strong> Jaromír, Klopné obvody - sestavené z integrovaných obvodů