Układy cyfrowe
U
k
Å‚
a
d
y
c
y
f
r
o
w
e
Umawiamy się, że odtąd, jeśli tylko nie bę-
dzie przeciwwskazań, zamiast  zwykłych in-
werterów będziesz stosował wersję  ze szmi-
P i e r w s z e k r o k i
tem . Gwarantuję ci, że w wielu wypadkach
znakomicie uprości ci to konstrukcję układów.
Dobrze ci radzÄ™: zaprzyjaz
nij siÄ™ z kostkami
4093 i 40106  spośród wszystkich bramek,
właśnie one są najbardziej pożyteczne dla kon-
struktora. W dalszej części artykułu przeko-
w cyfrówce
nasz się, jak te układy umożliwią ci zrealizowa-
nie w najprostszy sposób generatorów, ukła-
dów opóz
nienia itp.
Wykorzystanie bramek z wejściem Schmit-
ta pozwala  wyostrzać nawet bardzo wolno
część 7
c
z
Ä™
Å›
ć
7
rosnące zbocza sygnałów. Radykalnie i nieza-
wodnie zlikwiduje to problem drgań styków
w każdej sytuacji. Najprostszy praktyczny dziesiąt do ponad stu nanosekund, zależnie od
r
y
s
u
n
k
u
4
1
układ znajdziesz na rysunku 41. Zastosowane napięcia zasilającego i obciążenia wyjścia. Dla
wartości elementów nie są krytyczne, możesz bramek 74HC(T) i 74LS czas propagacji jest
śmiało zwiększać rezystancje i pojemność (ale rzędu kilkunastu nanosekund. W niektórych
nie zmniejszaj stałej czasowej RC poniżej wypadkach tak małe opóz
nienie (rzędu miliar-
10ms). Dla zlikwidowania drgań zestyków, dowych części sekundy) też ma znaczenie
w literaturze spotyka się również propozycję praktyczne.
wykorzystania przerzutnika RS, na przykład ta- Jednak zazwyczaj potrzebne są znacznie
r
y
s
u
n
k
u
4
2
kiego, jak pokazano na rysunku 42. Jest to ty- dłuższe czasy opóz
nienia. Należy wtedy zasto-
r
y
s
u
n
k
u
4
5
powy  książkowy układ  działa, ale nie war- sować układ z rysunku 45. Jeśli stała czasowa
to go stosować, bo wymaga użycia styku prze- nie jest wiÄ™ksza niż 1...5µs, można zastoso-
łącznego i dwóch bramek. Zdecydowanie cię wać zwykłe bramki (rys 45a). Jeśli czas opóz
-
namawiam do wykorzystywania bramek  ze nienia miałby być dłuższy, koniecznie należy
szmitem według rysunku 41. Natomiast uży- wykorzystać bramki Schmitta, na przykład
cie przerzutnika jest uzasadnione, ale tylko 4093, 4016, czy 74HC14 (rys. 45b). Zastoso-
w przypadku współpracy z dwoma przyciskami wanie bramek Schmitta pozwala stosować do-
w układzie załącz/wyłącz. Dwa przykłady zoba- wolne czasy opóz
nienia, nawet rzędu sekund
r
y
s
u
n
k
u
4
3
czysz na rysunku 43. Zwłaszcza nietypowa i minut (przy użyciu kondensatorów elektroli-
Rys. 44.
wersja z rysunku 43b przydaje siÄ™ w praktyce, tycznych). Jak pokazuje rysunek 44, bramka (a
gdy stosujemy tylko inwertery. Obie wersje także prosty układ RC z rysunku 45) opóz
nia
mogą być stosowane do przełączania dotyko- jednakowo, lub prawie jednakowo, zarówno kać dowolnie długie czasy impulsu wyjściowe-
wego, przez dotknięcie palcem  w takim wy- zbocze rosnące, jak i malejące. Bardzo często go, ale zawsze czasy te będą krótsze lub co
padku trzeba zwiększyć rezystancje do trzeba zróżnicować czasy opóz
nienia obu zbo- najwyżej równe impulsowi wejściowemu. Za-
10...22M&! i dla zmniejszenia czułości na zakłó- czy. W takim przypadku należy zastosować uważ jeszcze, jak narysowałem przebieg na-
r
y
s
u
n
cenia, równolegle do kontaktów dotykowych diodę lub dwie diody, jak pokazano to na rysun- pięcia w punkcie B. Dlaczego część narysowa-
k
u
4
6
włączyć kondensatory (10...47nF). ku 46. Zauważ, że niektóre rezystory mogą na jest czerwoną linią przerywaną? Dlaczego
Innymi przykładami współpracy styków mieć wartość 0, a wtedy czas opóz
nienia bę- na schemacie czerwoną linią narysowałem do-
z przerzutnikami zajmiemy się za jakiś czas. Za dzie mały, wyznaczony przez rezystancję wy- datkowe rezystory? Jaki sens ma umieszcza-
miesiąc układy opóz
niające i generatory. jściową bramki i pojemność C1 (porównaj ry- nie rezystorów w obwodzie wejściowym
sunek 35). bramki, gdzie z założenia nie płyną żadne prą-
Układy opóz
niające Przeanalizuj dokładnie rysunek 46a. Co bę- dy, a jedynie prąd przeładowania pojemności
W układach elektronicznych trzeba często dzie się działo, jeśli czas impulsu na wejściu wejściowej? Spróbuj odpowiedzieć na to pyta-
opóz
nić sygnał. Najprostszym sposobem A będzie mniejszy niż czas opóz
nienia wyzna- nie samodzielnie.
opóz
nienia jest włączenie w szereg kilku bra- czony przez stałą czasową R2C1? Na wyjściu Nie wiesz?
mek lub inwerterów. Wiadomo, że każda D nic się nie będzie działo! Uzyskałeś więc Jeśli w układach 47a i b nie byłoby inwerte-
bramka opóz
nia sygnał o pewien krótki czas, w prosty sposób detektor długości impulsu. ra, a tylko obwód R1C1, wtedy przebiegi na-
zwany czasem propagacji. Przebiegi zobaczysz Impulsy krótsze, niż czas wyznaczony przez pięcia w punkcie B wyglądałyby dokładnie tak,
r
y
s
u
n
k
u
4
4
to na rysunku 44. Czas propagacji jednej bram- elementy R2, C1 nie będą mieć żadnego wpły- jak pokazuje czerwona linia przerywana. Jeśli
ki (inwertera) dla układów CMOS wynosi kilka- wu na działanie układu. Natomiast impulsy jednak dołączysz bramkę (ale bez rezystora R2)
o czasie dłuższym niż wyzna-
czone minimum przejdÄ… do
a) b) a)
dalszych części układu.
Podobne układy zastosu-
jesz, jeśli po zmianie stanu lo-
gicznego chcesz wygenero-
wać stosunkowo krótki im-
b)
r
y
s
u
n
k
i
4
7
a
puls  zobacz rysunki 47a,
47b. StosujÄ…c kondensatory
4
7
b
Rys. 41. Układy likwidujące drgania styków
elektrolityczne możesz uzys-
a) b)
c)
Rys. 42. Rys. 43. Przełącznik załącz/wyłącz Rys. 45. Obwody opóz
nienia
ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/97 25
Układy cyfrowe
U
k
Å‚
a
d
y
c
y
f
r
o
w
e
a) b) c)
Rys. 46. Obwody  niesymetrycznego opóz
nienia
to... przebieg będzie wyglądał tak, jak pokazu- takie rezystory stosuje się rzadko, zwłaszcza narysowałem takie wąskie szpilki? Czy mogą
je linia ciągła. Dlaczego? Zapomniałeś kolego przy kostkach CMOS rodziny 4000 przy zasila- one mieć dowolnie dłuższy czas trwania?
o obwodach zabezpieczających. Zajrzyj do niu napięciem poniżej 10V. Wtedy rezystancja Pomyśl chwilę!
EdW 5/97 na str. 66, 67 rysunki 30...34. Jeśli wyjściowa poprzedniej bramki ogranicza prąd W układzie 47c czas ten nie powinien być
chcesz być prawdziwym elektronikiem to nie do bezpiecznej wartoÅ›ci (porównaj rys. 35). dÅ‚uższy niż 1...5µs, ponieważ bramka EX-OR
możesz zapominać o takich właśnie  drobiaz- Przedstawiłem ci tu ważną sprawę prak- lub EX-NOR nie ma na wejściu układu Schmit-
gach . Tłumaczyłem ci, że w rzeczywistości tyczną. Kwestię przepływu prądu przez obwo- ta z histerezą i przy dłuższych czasach narasta-
obwody te zawierają jeszcze bardziej złożone dy zabezpieczające musisz dokładnie rozu- nia napięcia na kondensatorze mogłyby się po-
struktury, które przy przepływie nadmiernego mieć, bowiem ma to często duże znaczenie jawić dodatkowe drgania w przebiegu wyjścio-
prądu zachowują się jak tyrystor  raz włączo- praktyczne. wym. Jeślibyś chciał uzyskać dłuższe impulsy,
ne zwierają obie szyny zasilania i aby przywró- Zwróć jeszcze uwagę, że układy z rysunku powinieneś zastosować dodatkową bramkę
r
y
s
u
n
k
u
4
7
d
cić normalny stan trzeba na chwilę odłączyć 47a i 47b generują na wyjściu impuls tylko z wejściem Schmitta, tak jak na rysunku 47d.
zasilanie. Współczesne kostki reagują tak przy przy jednym określonym zboczu. Czasem po- Jeśli już to zrozumiałeś, mam dla ciebie
prądach płynących przez końcówki wejściowe trzebny jest układ, który generuje impulsy przy przyjemną wiadomość: układ z rysunku 47c,
rzędu 20...40mA. Jeśli więc punkt A będzie obu zboczach. Proszę bardzo  taki układ poka- d... jest podwajaczem częstotliwości! Zapa-
r
y
s
u
n
k
u
4
7
c
sterowany ze z
ródła o dużej wydajności prądo- zany jest na rysunku 47c. Przeanalizuj działanie miętaj to, bo zapewne kiedyś ci się przyda ten
wej to dla zabezpieczenia się przed takim zja- tego układu  musisz umieć wytłumaczyć dla- prosty układ, na wyjściu którego częstotliwość
wiskiem  tyrystorowym trzeba włączyć re- czego impulsy pojawiają się przy obydwu zbo- jest dwa razy większa niż częstotliwość na
zystor R2, ograniczający taki prąd. Rezystor czach. Czy potrafisz odpowiedzieć, dlaczego wejściu.
P
i
o
t
r
G
ó
r
e
c
k
i
ten może mieć wartość 1...10k&!. W praktyce Piotr Górecki
a) b) c)
d)
Rys. 47. Układy do skracania impulsów
26 ELEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 7/97