Szkoła Konstruktorów
Co tu nie gra?
C
o
t
u
n
i
e
g
r
a
?
początku, prąd bazy tranzystora musi być znaczny. Spa-
dek napięcia na rezystancji wyjściowej bramek spowo-
Rozwiązanie zadania nr 42
duje, że tranzystor nigdy nie będzie zatykany. Niewiele
W EdW 8/99 zamieszczony był fragment układu poka-
pomoże zastosowanie diod Schottky ego. Niemniej jed-
zany na rysunku A. Większość spośród kilkudziesięciu
nak znów na głośniku pojawi się niewielki sygnał, nało-
uczestników konkursu, zarówno młodych jak i star-
żony na dużą składową stałą.
szych, prawidłowo określiła, na czym polega błąd. Błąd
Układ z rysunku F można
polega na zwarciu ze sobą wyjść dwóch niezależnie
znacznie poprawić, umie-
pracujących bramek. Tym razem wśród nadesłanych
szczając głośnik nie w kolekto-
odpowiedzi stosunkowo dużo było nietrafnych (około
rze, tylko w emiterze.
40%). Niektóre przydadzą się w następnych edycjach
Kilka dalszych osób roz-
 Co tu nie gra? . Wśród tych nietrafnych tylko drobna
poznało problem i zapropono-
część była ewidentnie błędna - zazwyczaj prawidłowo
Rys. B
wało gruntowne przeróbki ca-
określono błąd, jednak proponowana poprawka okaza-
rany i zamykany, a nie stale otwarty, gdzie część prądu Rys. F
łego układu, łącznie z genera-
ła się niewiele lepsza.
niepotrzebnie się marnuje.
torami. Większość z tych propozycji była prawidłowa,
Spora grupa uczestników zaproponowała prawidło-
jednak i w tym wypadku pożądana byłaby jak najmniej-
wy układ z rysunku C. Rezystancja wyjściowa bramki
sza ingerencja w wykonany układ.
(przy zasilaniu 12V rzędu 100...300 omów) zmniejszy
Nagrody za udział w rozwiązaniu tego zadania wy-
nieco napięcie na głośniku, ale nie ma to żadnego zna-
losowali: Bogdan Karaś, Jarosław Markiewicz, Ra-
czenia. Można też dołączyć emiter tranzystora do masy,
fał Baranowski i Stanisław Mielczarek.
a głośnik umieścić w obwodzie kolektora. Wtedy w ob-
wodzie bazy trzeba dodać
rezystor ograniczający prąd.
Co prawda brak takiego re- Zadanie nr 46
zystora nie powinien spo- Na rysunku G pokazano fragment układu nade-
wodować uszkodzenia ukła- słanego jako rozwiązanie głównego zadania 42 ze
Rys. A
du CMOS, jednak przy zasi- Szkoły, przez tego samego uczestnika, który  popeł-
laniu 12V należy unikać
nił schemat omawiany powyżej. Ma to być układ sy-
Opisywany przykład jasno pokazuje, że nawet
pracy wyjścia w stanie
Rys. C gnalizujący pojawienie się napięcia sieci po przerwie
w przypadku stosunkowo prostych układów w grę
zwarcia.
w dostawie energii. Oto fragment oryginalnego listu
wchodzi wiele czynników, z których dobry konstruktor
Inna liczna grupa osób zaproponowała oszczędniej- wyjaśniający zasadę działania: Kiedy przyjdzie napię-
powinien sobie zdawać sprawę. Tymczasem nadesłane
szy sposób z dwiema diodami według rysunku D. Rezy- cie w sieci, zaczną się ładować kondensatory C2 i C3
prace świadczą, że spora grupa osób wychwyciła tylko
stor ogranicza prąd bazy
przez R1 i R2. Kondensator C2 powinien mieć stałą
podstawowy, podręcznikowy błąd: zwarcie dwóch
do niezbędnego mini- ładowania 5 minut, natomiast C3 15 minut. (...) Po
wyjść. A sprawa jest trochę bardziej złożona. Celowo
mum. Układ ten można
naładowaniu się C2, bramka U1A zmieni swój stan
nieco zmodyfikowałem układ i celowo nie podałem
jeszcze uprościć, zwiera- na niski, przez co wyzwolony zostanie generator
ani typu tranzystora, ani oporności i mocy głośnika.
jąc rezystor i dając rezy- U1D na czas wyznaczony przez C9 i R8. Tych elemen-
Przypuśćmy, że nierozważny kandydat na konstrukto-
story zamiast diod - nikt
tów można nie stosować, a kondensator C9 zastąpić
ra ma zamiar zastosować w układzie sygnalizatora nie-
nie nadesłał takiej propo- zworą. Po upływie 15 minut zmieni się także stan
Rys. D
wielki głośniczek o mocy 0,5W i oporności 8&!. Ze
zycji.
bramki U1B, który podtrzyma pracę generatora.
wzoru P=I2R można obliczyć maksymalny prąd tego
Szczegóły w nadesłanych rozwiązaniach były róż- Kondensator C2 powinien się szybko rozładować
głośnika. Nie powinien on przekraczać 0,25A, bo gło-
ne, jednak główne zasady były takie, jak na rysunkach
przez R3 po zaniku napięcia sieci (niech będzie to np.
śnik zostanie przeciążony, a nawet może się uszkodzić.
C i D. W tej grupie uczestników na wyróżnienie zasłu- 5 sekund). Natomiast stała rozładowania C3 przez R4
Gdyby tranzystor w pełni się otworzył, na głośniku po-
gują Krzysztof Stąpór z Lubina, Jacek Wywrót z Dłu- powinna wynosić ok. 3 minut. Tak by były ignorowa-
jawiłoby się napięcie 12V, czyli popłynąłby przezeń
giego Rozborza, Stanisław Mielczarek z Białegostoku
ne krótkie zaniki napięcia sieci jeżeli, napięcie będzie
prąd równy (12V/8&!)... tak, tak, aż 1,5A!
i Jarosław Markiewicz z Zielonej Góry. W ich pracach
obecne przez 15 minut.
Coś tu rzeczywiście nie gra! Albo trzeba zastoso-
znalazłem najpełniejsze omówienie problemu.
wać głośnik o mocy 20W, albo dać w szereg z głośni-
Pojawiło się też kilka innych, orygi-
kiem rezystor ograniczający prąd do wyliczonych
nalnych pomysłów. Koledzy Rafał Bara-
0,25A, albo wykorzystać głośnik o znacznie większej
nowski z Gliwic, Michał Stach z Ka-
oporności. Moc i oporność głośnika to jedna sprawa.
mionki Małej, Jacek Konieczny z Pozna-
Teraz tranzystor. Jeśli w układzie zastosowany był-
nia, Grzegorz Kaczmarek z Opola
by wspomniany głośniczek 8&! 0,5W z szeregowym re-
i Bogdan Karaś z Nowej Huty zapropo-
zystorem ograniczającym, tak czy inaczej, przez tran-
nowali wykorzystanie zamiast dwóch
zystor popłynie w szczycie prąd 0,25A. Na pewno nie
zwykłych bramek NAND innych elemen-
będzie to BC548, mający dopuszczalny prąd kolektora
tów: bramek z otwartym kolektorem (dre-
równy 100mA. Trzeba zastosować tranzystor większej
nem), np. 40107, kluczy analogowych
mocy, a taki najprawdopodobniej będzie miał niezbyt
4066, tranzystorów i bramek z wyjściem
duże wzmocnienie. Tak samo przy zastosowaniu gło-
trójstanowym.
śnika o dużej mocy (np. 20W 8&!). Przyjmijmy ostroż-
Szczerze gratuluję wszystkim Kole-
nie, że wzmocnienie tranzystora nie będzie mniejsze
Rys. G
gom wymienionym imiennie. Wśród
niż 50. Z grubsza biorąc, prąd bazy wynosiłby wtedy
nich rozlosowałem cztery drobne upominki.
odpowiednio 5mA i ponad 20mA.
Tyle o prawidłowych rozwiązaniach.
Pytanie konkursowe brzmi:
A teraz dwie bramki współpracujące z tranzystorem
Rysunek E pokazuje sposób ewidentnie błędny -
(z rysunku A). Gdyby wyjścia tych bramek nie były do
ponieważ na wyjściu jednej z bramek jest stan wysoki,
Jaki jest główny błąd w rozumowaniu autora?
niczego połączone, w każdej chwili na wyjściu jednej
tranzystor będzie stale otwarty i prąd będzie się marno-
z nich byłby stan wysoki, a wyjściu drugiej pojawiłby
wał. W głośniku pojawi się sygnał (związane to jest
Tym razem odpowiedz
może zawierać się
się przebieg prostokątny. Ponieważ jednak wyjścia są
z rezystancją wyjściową bramek i prądem bazy tranzy- w jednym, troszkę dłuższym zdaniu. Usterek w pro-
ze sobą zwarte, w punkcie ich połączenia pojawi się...
stora), jednak jego poziom będzie o wiele mniejszy niż
ponowanym układzie jest kilka, jednak wystarczy
Teoretycznie powinien pojawić się przebieg z ry-
w układzie z rysunku A. Błędne są też wszelkie układy
podać jedną, którą uznacie za najważniejszą. Praw-
sunku B, ponieważ (jednakowe) rezystancje wyjścio-
z rezystorami zamiast diod
dopodobnie zechcecie ją opisać w kilku zdaniach.
we bramek utworzą dzielnik. W rzeczywistości po-
i tranzystorem NPN - tran- Jeśli ktoś chce, może przeanalizować kilka usterek,
ziom napięcia będzie obniżony ze względu na dodat-
zystor NPN nie będzie się
jednak nie zwiększy to szansy na nagrodę.
kowe obciążenie prądem bazy tranzystora (5mA lub
nigdy zatykał.
Termin nadsyłania odpowiedzi upływa 15 stycznia
20mA, zależnie od głośnika).
Na pierwszy rzut oka
2000.
W każdym razie przez głośnik zupełnie niepotrzeb-
powinien działać układ z ry- Na kartkach i kopertach piszcie proszę Nie gra 46.
nie cały czas będzie płynął prąd. Błąd polega więc nie
sunku F, zaproponowany
Ułatwi mi to znacznie segregację  szkolnych prac.
tylko na zwarciu wyjść bramek. Trzeba zastosować ta-
przez sporą grupkę osób.
Dziękuję!
ki układ, w którym tranzystor na przemian byłby otwie- Rys. E
Niestety, jak wskazałem na
Elektronika dla Wszystkich
33