Opis aplikacji

Opis aplikacji

Wszystkie aplikacje po udostępnieniu zostają natychmiast uruchomione i są gotowe do przeglądania. Programy obsługujące większość aplikacji zamyka się kliknięciem <Zakończ>. W przypadku braku przycisku <Zakończ> aplikację można zamknąć zgodnie z procedurą przedstawioną w ich opisie.

Do rozdziału 1

A 1.01 LabVIEW - zintegrowane środowisko programowe.exe

LabVIEW (akronim nazwy ang. Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench), będące produktem firmy National Instruments Corporation chronionym znakiem towarowym, jest nowoczesnym narzędziem stosowanym do oprogramowania systemów pomiarowych. Język graficzny G, który stanowi integralną część LabVIEW, umożliwia projektowanie i konstruowanie urządzeń wirtualnych wykorzystywanych w systemach pomiarowych wspomaganych komputerowo. LabVIEW to zintegrowane środowisko programowe umożliwiające zbieranie danych, ich obróbkę i wizualizację rezultatów oraz sterowanie rzeczywistymi urządzeniami zewnętrznymi. Dana aplikacja służy pierwszemu kontaktowi z tym środowiskiem.

Po uruchomieniu aplikacji można włączyć podgrzewanie zbiornika przełącznikiem ON/OFF i zaobserwować symulację zbierania danych o zmianach temperatury grzania oraz obliczaną na bieżąco wartość średnią rejestrowanej temperatury i jej odchylenie standardowe. Proces grzania można włączać i wyłączać wielokrotnie.

A 1.02 Urządzenie wirtualne.exe

Aplikacja A 1.02 stanowi uzupełnienie do rys. 1.2. W aplikacji pokazano urządzenie wirtualne symulujące działanie zasilacza stabilizowanego. Urządzenie umożliwia regulację napięcia wyjściowego, zmianę obciążenia, przełączanie zakresów oraz przełączanie między pomiarem napięcia wyjściowego i pomiarem prądu obciążenia, a więc operacje typowe dla urządzenia rzeczywistego.

Urządzenia wirtualne są to takie urządzenia, które umożliwiają oddziaływanie na rzeczywiste urządzenia pomiarowe za pomocą myszki i klawiatury komputera, natomiast dane pomiarowe udostępniają użytkownikowi, między innymi, za pośrednictwem monitora. W celu uruchomienia aplikacji należy wcisnąć (kursorem myszki) wyłącznik <Sieć>, a następnie kliknąć białą strzałkę <Run> w pasku menu. Po uruchomieniu aplikacji można zmieniać położenie przycisków i pokręteł oraz suwaka potencjometru obciążenia.

Program obsługujący aplikację zatrzymuje się za pomocą wyłącznika <Sieć>, po czym można go zamknąć.

A 1.03 Funkcje obiektów.exe

Wśród graficznych reprezentacji elementów konstrukcyjnych umieszczonych na panelu rozróżnia się takie, które umożliwiają wprowadzanie danych do programu, czyli obiekty wejściowe - Controls, i takie, które służą wizualizacji danych i rezultatów otrzymanych w wyniku ich obróbki, a więc obiekty wyjściowe - Indicators. Z obiektami wejściowymi i wyjściowymi skojarzone są odpowiednie ikony - terminale, umieszczane automatycznie w programie w czasie projektowania panelu. Terminale, będące odpowiednikami zacisków w złączu rzeczywistego przyrządu, służą wprowadzaniu danych do obiektu lub ich wyprowadzaniu. Po uruchomieniu aplikacji można wprowadzać do programu dane za pomocą obiektów wejściowych i obserwować reakcję obiektów wyjściowych, które dane przyjęły. Dane wpisane do obiektów wejściowych należy zaakceptować kliknięciem w wolnym polu okna.

A 1.04 Kolory i linie.exe

Aplikacja A 1.04 stanowi uzupełnienie do rys. 1.4. Połączenia między ikonami wyposażonymi w terminale wejściowe i wyjściowe są realizowane za pomocą różnych rodzajów linii różniących się ponadto kolorem. Rodzaj i kolor linii informują o typie przesyłanych danych.

Liczby naturalne i całkowite są przesyłane połączeniami w kolorze niebieskim.

Liczby rzeczywiste są przesyłane połączeniami w kolorze pomarańczowym.

Zmienne logiczne są przesyłane połączeniami w kolorze zielonym.

Łańcuchy znaków - stringi (ang. string) są przesyłane połączeniami w kolorze purpurowym podobnie jak klastry (ang. cluster) z tym, że wymienione rodzaje linii różnią się między sobą fakturą.

Pogrubiona linia w odpowiednim kolorze symbolizuje przesyłanie jednowymiarowych tablic zmiennych określonego typu.

Podwójna linia lub znacznie pogrubiona symbolizuje przesyłanie tablic dwuwymiarowych ze zmiennymi określonego typu.

Kolor brązowy jest charakterystyczny dla klastrów utworzonych tylko z udziałem zmiennych numerycznych.

Linie zapewniające przepływ danych mogą stanowić połączenie wyłącznie między terminalami o identycznym kolorze.

A 1.05 Obiekty wejściowe, wyjściowe i funkcyjne.exe

Aplikację A 1.05 należy traktować jako uzupełnienie aplikacji A 1.03 i A 1.04. Wśród graficznych reprezentacji elementów konstrukcyjnych umieszczonych na panelu rozróżnia się takie, które umożliwiają wprowadzanie danych do programu, czyli obiekty wejściowe - Controls, i takie, które służą wizualizacji danych i rezultatów otrzymanych w wyniku ich obróbki, a więc obiekty wyjściowe - Indicators. Z obiektami wejściowymi i wyjściowymi są skojarzone odpowiednie ikony, umieszczane automatycznie w programie w czasie projektowania panelu - Control Terminals i Indicator Terminals. Obiekty wejściowe i wyjściowe umieszczono w lewej części okna, natomiast w prawej jego części pokazano rysunki skojarzonych z nimi terminali oraz pośredniczących obiektów funkcyjnych.

1. <Controls> są elementami dostarczającymi dane. Reprezentujące je ikony wyróżnia pogrubiony kontur.

2. <Indicators> są elementami przyjmującymi dane. Reprezentujące je ikony wyróżnia stosunkowo cienki kontur.

3. <Functions> służą przetwarzaniu danych.

4. Typy dostarczanych i odbieranych danych reprezentują kolory konturów odpowiednich elementów, natomiast kolory i grubość linii łączących obiekty jednoznacznie określają typ przesyłanych danych.

Po uruchomieniu aplikacji można wprowadzać do programu dane za pomocą obiektów wejściowych i obserwować reakcję obiektów wyjściowych, które przyjęły dane wcześniej poddane obróbce.

A 1.06 Arytmometr.exe

Arytmometr jest aplikacją, która stanowi uzupełnienie do rys. 1.41. Urządzenie umożliwia wykonanie działań arytmetycznych na liczbach rzeczywistych X i Y oraz odczyt wyniku. Wartości liczbowe X i Y można wprowadzić, wpisując je w odpowiednich polach lub inkrementując/dekrementując wartości liczbowe umieszczone w tych polach za pomocą przycisków dostępnych z lewej strony każdego pola. Wyboru jednego z czterech działań arytmetycznych dokonuje się za pomocą suwaka widocznego na przełączniku czteropozycyjnym umieszczonym pod symbolami operacji arytmetycznych. Wartości liczb X i Y można zmieniać zarówno przed, jak i po uruchomieniu aplikacji. Po wpisaniu liczby X lub Y w uruchomionej aplikacji należy ją zaakceptować kliknięciem w wolnym polu okna.

W celu uruchomienia aplikacji należy kliknąć kursorem myszki przycisk <Run Continuously> w pasku menu. Ponowne kliknięcie przycisku <Run Continuously> spowoduje zatrzymanie programu, co umożliwia jego zamknięcie.

A 1.07 Przeglądarka kolorów.exe

Przeglądarka kolorów jest aplikacją, która stanowi uzupełnienie do rys. 1.47. W grupie funkcyjnych obiektów numerycznych występują trzy kontrolki, które reagują zmianą kolorów na wprowadzane dane liczbowe. Są to Color Box, Framed Color Box i Color Ramp. Kolor można wprowadzić do takiej kontrolki (np. Color Box 1), zaznaczając odpowiednią barwę w palecie (można ją otworzyć, klikając lewym klawiszem myszki w polu kontrolki) lub za pomocą obiektu cyfrowego dołączonego do kontrolki z barwami (np. Color Box 3) wpisując za pomocą kontrolek a, b i c liczbę przyporządkowaną danej barwie zgodnie z algorytmem N=3342336a + 13056b + c. Numer koloru można zidentyfikować za pomocą dołączonych kontrolek numerycznych.

A 1.08 Prosty kalkulator 4D.exe

Prosty kalkulator 4D jest aplikacją, która stanowi uzupełnienie do rys. 1.65. Urządzenie umożliwia wykonanie działań arytmetycznych na liczbach rzeczywistych X i Y oraz odczyt wyniku. Wartości liczbowe X i Y można wprowadzić, wpisując je w odpowiednich polach lub inkrementując/ dekrementując wartości liczbowe umieszczone w tych polach za pomocą przycisków dostępnych z lewej strony każdego pola. Wyboru jednego z czterech działań arytmetycznych dokonuje się kliknięciem symbolu operacji. Wartości liczb X i Y można zmieniać zarówno przed, jak i po uruchomieniu aplikacji. Po wpisaniu liczby X lub Y w uruchomionej aplikacji należy ją zaakceptować kliknięciem w wolnym polu okna.

Celem przykładu jest zapoznanie z:

1. Funkcją przełącznika ON/OFF kontrolującego funkcjonowanie pętli warunkowej <While Loop>.

Uwaga: Programy/Urządzenia VI zaleca się wyłączać z płyty czołowej, a NIE przyciskiem <Abort Execution>.

2. Niejawnym występowaniem na płycie czołowej elementu kontrolnego, którym w przykładzie jest przełącznik działań arytmetycznych, analogiczny do tego jaki został wykorzystany w <Arytmometrze>. Uzyskuje się to w następujący sposób:

a) przełącznik suwakowy umieszcza się nad etykietkami symbolizującymi operacje arytmetyczne za pomocą polecenia <Reorder> w pasku menu,

b) czyni się go przezroczystym przez zaznaczenie strzałką i wyselekcjonowanie <T> z palety kolorów,

c) kolor suwaka i zakończeń przełącznika zrównuje się z kolorem tła, wykorzystując <T> z palety kolorów,

d) dobiera się parametry przełącznika w <Data Range>;

min = -1, max = 4 co ułatwia rozmieszczenie przycisków działań,

increment = 1 - zwiększa aktywne pole pod przyciskami,

e) ukrywa się skalę przełącznika, zaznaczając prawym klawiszem myszy Scale>> Style>>None.

Program można zatrzymać, a następnie zakończyć po przełączeniu przełącznika ON w pozycję OFF.

A 1.09 Matryca przycisków i lampek.exe

Matryca przycisków i lampek jest aplikacją, która stanowi uzupełnienie do rys. 1.68. Matryca przycisków symuluje klawiaturę kalkulatora, natomiast umieszczona obok matryca lampek służy do zaprezentowania szczególnego sposobu działania tych przycisków polegającego na tym, że informacja jest wprowadzana do urządzenia dopiero w momencie zwolnienia przycisku.

Przełączenie przełącznika ON w pozycję OFF powoduje wyjście z programu.

A 1.10 Flash ADC.exe

Flash ADC jest aplikacją, która stanowi uzupełnienie do rys. 1.73. Aplikacja służy jako przykład zastosowania obiektów funkcyjnych do realizacji funkcji porównania oraz ilustruje zasadę działania przetwornika Flash ADC. Zadaniem komparatorów jest porównanie sygnału wejściowego z napięciem odniesienia wytworzonym przez dzielnik rezystancyjny zasilany napięciem referencyjnym. Porównanie odbywa się równocześnie na wszystkich wejściach komparatorów, a jego wynikiem jest zmiana stanów na wyjściach tych komparatorów, które zarejestrowały na swoim wejściu przekroczenie wartości napięcia progowego. Numer komparatora o największej liczbie porządkowej wśród tych, które zarejestrowały przekroczenie wartości progowej, jest szukaną wartością liczbową. Do realizacji zadania mającego na celu wyselekcjonowanie poszukiwanego komparatora można wykorzystać, na przykład, koder priorytetowy (patrz A 2.53). Następną operacją towarzyszącą przetwarzaniu jest zamiana otrzymanej w wyniku porównania wartości liczbowej na kod cyfrowy. Aplikacja umożliwia zmianę amplitudy impulsu wejściowego przez zmianę wysokości słupka wskazanego paluszkiem za pomocą kursora myszki. Zmianom amplitudy towarzyszy zmiana stanu wyjść komparatorów. Kliknięcie przycisku <Włącz strob> powoduje wysłanie komendy, która uruchamia przetwarzanie stanu wyjść komparatorów na kod BCD.

A 1.11 Przetwornik ADC z sukcesywną aproksymacją.exe

Przetwornik ADC z sukcesywną aproksymacją jest aplikacją, która stanowi uzupełnienie do rys. 1.91. Aplikacja służy jako przykład zastosowania struktury sekwencyjnej do realizacji operacji wykonywanych w określonej kolejności oraz ilustruje zasadę działania przetwornika ADC z sukcesywną aproksymacją.

Schemat blokowy takiego przetwornika pokazano na rys. 1.91a. Jego zasada działania polega na porównaniu napięcia wejściowego (U_w_e) z napięciem wytwarzanym przez przetwornik DAC, przy czym sygnał cyfrowy sterujący przetwornikiem DAC jest modyfikowany za pomocą specjalistycznego rejestru (SAR) w taki sposób, aby różnica porównywanych napięć była jak najmniejsza. Modyfikacja przebiega kolejno, poczynając od włączenia najbardziej znaczącego bitu (MSB) i w następnych cyklach, wyznaczanych sygnałem zegarowym, napięcie wyjściowe przetwornika DAC stanowi coraz lepszą aproksymację napięcia wejściowego. Przybliżanie się sygnału na wyjściu przetwornika DAC do wartości napięcia wejściowego ilustruje dana aplikacja. Aplikacja umożliwia prześledzenie zasady działania przetwornika dla różnych wartości napięcia wejściowego U_we. Napięcie wejściowe można zmieniać w dwojaki sposób, albo przez "chwycenie" i przesunięcie kursorem myszki czerwonego poziomu odpowiadającego napięciu U_we albo przez wpisanie żądanej wartości w polu kursora. Oba sposoby zmiany U_we wskazuje symbol paluszka.

Kliknięcie <Zakończ> powoduje wyjście z programu po kilkunastu sekundach.

A 1.12 Atom wodoru.exe

Aplikacja <Atom wodoru> stanowi uzupełnienie do rys. 1.94f. Aplikacja służy jako przykład zastosowania atrybutów do nadania kontrolkom określonych właściwości. W aplikacji <Atom wodoru> dzięki atrybutom <Position> i <Button Size> oddziałuje się na zmiany współrzędnych i rozmiarów elektronu co stwarza efekt krążenia elektronu wokół jądra. Współrzędne i rozmiary elektronu są na bieżąco wyświetlane za pomocą kontrolek numerycznych. Po uruchomieniu aplikacji można również zmieniać położenie jądra za pomocą kontrolki <Położenie jądra> dostarczającej dane do atrybutu <Position> przypisanego jądru.

A 1.13 Ruch elektronów po orbitach.exe

Aplikacja <Ruch elektronów po orbitach> stanowi uzupełnienie do rys. 1.96 oraz aplikacji A 1.12. Aplikacja służy jako przykład zastosowania atrybutów do nadania kontrolkom określonych właściwości oraz wykorzystania struktury <Formula Node> do wykreślenia orbit. W aplikacji dzięki atrybutom <Position> i <Button Size> oddziałuje się na zmiany współrzędnych i rozmiarów elektronów co stwarza efekt ich krążenia po orbitach.

A 1.14 Sumator MC10H180.exe

Struktura <Formula Node> może być wykorzystywana zarówno do operacji z udziałem wyrażeń algebraicznych, jak i wyrażeń logicznych. Aplikacja <Sumator MC10H180> stanowi uzupełnienie do rys. 1.97, na którym pokazano program graficzny z zapisanym wyrażeniem odwzorowującym operacje zgodnie z równaniami logicznymi wymuszającymi zmiany sygnałów S0 i P0 na wyjściu sumatora MC10H180. Wyłączonemu przełącznikowi odpowiada stan L, natomiast włączonemu stan H. Ponieważ operacje logicznego mnożenia AND, dodawania OR i negacji NOT są reprezentowane w strukturze <Formula Node> przez operatory &&, || i !, to wyrażeniu logicznemu

_ _ _ _ _

S0=C(AB+AB)+C(AB+AB)

będzie odpowiadać zapis

S0=!C&&(!A&&B||A&&!B)||C&&(A&&B||!A&&!B).

Taki zapis wykorzystano w aplikacji A 1.14 symulującej działanie sumatora MC10H180A zgodnie z jego tablicą stanów. Jednemu z przypadków wyszczególnionych w tablicy odpowiada sytuacja reprezentowana przez położenie przełączników na rysunku. Zmianę stanów na wyjściach S0 i Cout wymuszaną stanami na wejściach A0, B0 i Cin można prześledzić po uruchomieniu aplikacji. Przełączniki na wejściach A0, B0 i Cin umożliwiają wymuszenie odpowiednich stanów logicznych na wejściach sumatora, natomiast położenie przełączników na wyjściach informuje o stanie tych wyjść.

Do rozdziału 2

A 2.01 Układy elektryczne w relacji źródło - odbiornik sygnału.exe

Aplikacja A 2.01 stanowi uzupełnienie do rys. 2.4. W czasie analizowania działania systemu kontrolno-pomiarowego lub przyrządu należy pamiętać, że symbolicznie przedstawiony na schemacie blok funkcyjny w rzeczywistości reprezentuje urządzenie elektryczne o określonych właściwościach, natomiast połączenie między dwoma blokami pokazuje jedynie kierunek przepływu informacji. Dwa bloki, między którymi jest przesyłany sygnał elektryczny, należy traktować w relacji źródło sygnału - odbiornik sygnału, a połączenie między nimi jako symboliczne przedstawienie rzeczywistego elektrycznego sprzężenia między urządzeniami. Jedno z urządzeń w torze sygnału jest źródłem sygnału dla drugiego pełniącego funkcję odbiornika sygnału. Ważnymi parametrami obu urządzeń są, odpowiednio, impedancja wyjściowa dla źródła sygnału oraz impedancja wejściowa dla odbiornika. Oczywiście, urządzenie uważane poprzednio za odbiornik sygnału należy od jego strony wyjściowej traktować jak źródło sygnału dla następnego w torze urządzenia. Trzeba zaznaczyć, że impedancje wejściowe i wyjściowe urządzeń są parametrami istotnymi w czasie wykonywania połączeń, stanowią bowiem dzielnik napięciowy oraz decydują o warunkach dopasowania falowego w przypadku przesyłania sygnałów liniami transmisyjnymi. Na rysunku 2.4 zostały one pokazane jako impedancje zastępcze, umieszczone między wejściem lub, odpowiednio, wyjściem urządzenia a masą (zaciskiem odniesienia), względem której są określane punkty pracy oraz zmiany sygnałów elektrycznych. W ten sposób, symboliczne połączenie między dwoma blokami zostało zastąpione obwodem elektrycznym, w którym możliwy jest przepływ prądu i(t), a więc również wytworzenie sygnału elektrycznego.

Wpływ relacji Z_we/Z_wy na sygnał wyjściowy można prześledzić, zmieniając wartości tych impedancji w uruchomionej aplikacji.

A 2.02 Symulacja zakłóceń w układzie elektrycznym.exe

Aplikacja stanowi uzupełnienie do rys. 2.5. Na rysunku pokazano, że to samo napięcie zasilające może być doprowadzone równocześnie do innych urządzeń. Istnienie połączeń między układami za pomocą przewodów zasilania, stwarza dodatkowe możliwości powstawania błędów pomiarowych, będących rezultatem przesyłania zakłóceń między układami. Możliwe są także zmiany punktów pracy elementów w wyniku niepożądanych spadków napięć na przewodach masy. Na przykład, różnica w potencjałach uziemień między przetwornikiem pomiarowym a przyrządem pomiarowym, nazywana napięciem wspólnym - Ucom, może być dodatkowym źródłem błędów, a w skrajnych przypadkach doprowadzić nawet do uszkodzenia urządzeń.

Innymi źródłami zakłóceń mogą być szumy elementów, zakłócenia sieciowe, czy też, zewnętrzne pola elektromagnetyczne.

Wpływ symulowanych źródeł zakłóceń na przebieg sygnału wyjściowego można prześledzić po uruchomieniu aplikacji, zmieniając poziom sygnałów zakłócających za pomocą niebieskich suwaków potencjometrów wskazanych paluszkiem.

A 2.03 Harmoniczne przebiegu piłokształtnego.exe

Aplikacja A 2.03 stanowi uzupełnienie do rys. 2.13. Sygnał rzeczywisty w postaci przebiegu okresowego odkształconego można przedstawić w postaci nieskończonego zbioru sygnałów sinusoidalnych, jeżeli taki sygnał można opisać funkcją okresową, która spełnia warunki Dirichleta, a więc można ją rozłożyć na szereg trygonometryczny Fouriera. W praktyce każdy sygnał rzeczywisty odpowiada temu kryterium.

W aplikacji pokazano sygnał piłokształtny uformowany z 10 harmonicznych z parametrami odpowiadającymi współczynnikom rozkładu na szereg Fouriera funkcji o analogicznej postaci.

W aplikacji można zaobserwować wpływ poszczególnych parametrów na kształt przebiegu wypadkowego, do czego służą kontrolki, które umożliwiają zmianę amplitudy i fazy początkowej poszczególnych harmonicznych. Ponadto można przebieg wzmocnić, dodać składową stałą lub zapoznać się ze zbiorem składowych harmonicznych tworzących przebieg. Do tego celu służą kontrolki <Wzmocnienie>, <Przesuw> i <Harmoniczne/Suma>.

A 2.04 Względne widmo amplitudowe sygnału prostokątnego.exe

Aplikacja A 2.04 stanowi uzupełnienie do rys. 2.14. Jeżeli w wyrażeniu definiującym współczynniki rozkładu C_k przeprowadzi się normowanie tych współczynników, to można pokazać jak zmniejszanie współczynnika wypełnienia powoduje zagęszczenie prążków w widmie sygnału prostokątnego unipolarnego, co w granicy, dla pojedynczego impulsu prostokątnego prowadzi do widma ciągłego.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany współczynnika wypełnienia - zmiany okresu przebiegu z zachowaniem stałej szerokości impulsu. Do tego celu służy potencjometr suwakowy <T>. Zmieniając położenie suwaka potencjometru, można zmieniać okres przebiegu prostokątnego unipolarnego, czemu towarzyszą zmiany widma tego przebiegu.

A 2.05 Parametry sygnałów elektrycznych.exe

Aplikacja A 2.05 stanowi uzupełnienie do rys. 2.12. Użyteczną informację, której nośnikiem ma być sygnał elektryczny, można przypisać każdemu parametrowi sygnału, jeżeli możliwe jest odwzorowanie informacji zawartej w przebiegu zmian tego parametru. Najczęściej nośnikami informacji są takie parametry sygnałów jak amplituda (A, U_m), okres (T), częstotliwość (f), faza (ϕ), szerokość impulsu (t_w), opóźnienie (t_d) lub wypełnienie (τ).

W aplikacji pokazano jak zmiana parametrów sygnałów zdeterminowanych, które wykorzystuje się jako nośniki informacji, wpływa na kształt przebiegu. Zmieniając położenie suwaków potencjometrów (w uruchomionej aplikacji), dostępnych w polu <Parametry>, można zmieniać poszczególne parametry, czemu towarzyszą zmiany w przebiegu sygnałów.

A 2.06 Modulacja amplitudowa.exe

Aplikacja A 2.06 stanowi uzupełnienie do rys. 2.15. Użyteczną informację, której nośnikiem ma być sygnał elektryczny, można przypisać każdemu parametrowi sygnału, jeżeli możliwe jest odwzorowanie informacji zawartej w przebiegu zmian tego parametru. Informację można zakodować modulując amplitudę (AM), fazę (PM) lub częstotliwość (FM) sygnału nośnego.

W aplikacji zaprezentowano modulację amplitudową - AM. Zmieniając położenie suwaków potencjometrów <f_we> i <U_we> (w uruchomionej aplikacji) można wpływać na częstotliwość sygnału nośnego oraz modulować amplitudę sygnału wyjściowego.

A 2.07 Próbkowanie sygnału analogowego.exe

Aplikacja A 2.07 stanowi uzupełnienie do rys. 2.16. Przetworzenie sygnałów analogowych na sygnały cyfrowe stosuje się w celu polepszenia stosunku sygnał/szum. Tego typu operacja przebiega dwustopniowo. Najpierw odbywa się próbkowanie sygnału x(t), opisywanego ciągłą funkcją czasu, w celu jego przetworzenia na ciąg impulsów x(kTs), po czym każdy z tych impulsów jest przetwarzany na kod cyfrowy w przetworniku analogowo-cyfrowym (ADC).

Często informacja docierająca do odbiornika w postaci cyfrowej musi ponownie przyjąć postać analogową, co można uzyskać po zastosowaniu przetwornika cyfrowo-analogowego (DAC), odtwarzającego ciąg impulsów modulowanych amplitudowo i ich dolnoprzepustową filtrację. Wymienione operacje ilustrują przebiegi czasowe i schemat blokowy aparatury.

W aplikacji przewidziano możliwość wzmocnienia sygnału wejściowego W, zmiany częstotliwości próbkowania f_p oraz opóźnienia sygnału t_d. Zmieniając położenie suwaków potencjometrów <W>, <f_p> lub <t_d> (w uruchomionej aplikacji), można wpływać na kształt sygnału wejściowego, częstotliwość próbkowania, amplitudę próbek oraz opóźnienie przesyłanych sygnałów.

A 2.08 Zniekształcenia nieliniowe.exe

Aplikacja A 2.08 stanowi uzupełnienie do rys. 2.17. Zniekształcenia nieliniowe sygnału powstają w wyniku jego oddziaływania na właściwości transmisyjne toru (np. przesterowanie wzmacniacza dużym sygnałem wejściowym). W ogólnym przypadku charakterystyki elementów elektronicznych są nieliniowe. Jednak w ograniczonym zakresie zmian napięć i prądów (dla małych sygnałów) nieliniowe charakterystyki można aproksymować prostymi odcinkami, a odpowiedni element można traktować jako liniowy w przedziale jednego odcinka. Oznacza to, że małe zmiany napięcia i prądu w otoczeniu punktu pracy takich elementów, wywołane małymi sygnałami pobudzającymi, powodują proporcjonalne zmiany sygnału wyjściowego. Natomiast dla stosunkowo dużych sygnałów pobudzających nie można zaobserwować takiej prawidłowości. Odpowiedzią układu liniowego na sygnał sinusoidalny powinien być również sygnał sinusoidalny o tej samej częstotliwości, co oznacza, że taki układ nie może generować nowych składowych harmonicznych o innych częstotliwościach aniżeli te, z których składa się sygnał wejściowy. Cechą charakterystyczną układów nieliniowych jest odkształcanie sygnałów sinusoidalnych. W aplikacji pokazano jak wejściowy sygnał sinusoidalny może ulec zniekształceniu w wyniku przesterowania wzmacniacza. Proces zniekształcania sygnału sinusoidalnego (w uruchomionej aplikacji) można prześledzić zmieniając wzmocnienie k.

A 2.09 Zniekształcenia częstotliwościowe.exe

Aplikacja A 2.09 stanowi uzupełnienie do rys. 2.18. Sygnał rzeczywisty w postaci przebiegu okresowego odkształconego można przedstawić w postaci nieskończonego zbioru sygnałów sinusoidalnych, jeżeli taki sygnał można opisać funkcją okresową, która spełnia warunki Dirichleta, a więc można ją rozłożyć na szereg trygonometryczny Fouriera. W praktyce każdy sygnał rzeczywisty odpowiada temu kryterium.

W aplikacji pokazano sygnał prostokątny uformowany z 10 harmonicznych z parametrami odpowiadającymi współczynnikom rozkładu na szereg Fouriera funkcji o analogicznej postaci.

W aplikacji można zaobserwować wpływ poszczególnych parametrów na kształt przebiegu wypadkowego, do czego służą kontrolki, które umożliwiają dodawanie/usuwanie składowych harmonicznych oraz zmianę fazy początkowej poszczególnych harmonicznych o wielokrotność π/2. Ponadto można zapoznać się ze zbiorem składowych harmonicznych tworzących przebieg. Do tego celu służy kontrolka <Suma/Harmoniczne>.

A 2.10 Prawo Plancka.exe

Aplikacja A 2.10 stanowi uzupełnienie do rys. 2.22. Emisja energii towarzyszy każdemu ciału, którego temperatura jest większa od zera absolutnego. Rozkład energii w widmie promieniowania ciała doskonale czarnego opisuje prawo Plancka natomiast z prawa przesunięć Wiena można wyznaczyć długość fali odpowiadającą wartości maksymalnej w tym rozkładzie.

Aplikacja umożliwia prześledzenie unormowanych widm natężenia promieniowania elektromagnetycznego emitowanego przez ciało doskonale czarne dla różnych temperatur.

Wartość temperatury w stopniach Kelvina można zadać za pomocą kontrolki T. Dla każdego rozkładu jest wyznaczana długość fali odpowiadająca wartości maksymalnej w tym rozkładzie.

Włączając <Prawo Wiena> można prześledzić jak funkcjonuje prawo przesunięć Wiena.

A 2.11 Wzmacniacz WE.exe

Aplikacja A 2.11 stanowi uzupełnienie do rys. 2.28. Układ WE charakteryzuje się średnimi wartościami impedancji wejściowej i wyjściowej, dużymi współczynnikami wzmocnienia prądowego i napięciowego oraz odwraca fazę sygnału napięciowego.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany amplitudy sygnału wejściowego E_G, obciążenia R_L oraz prześledzenia wpływu rezystancji R_C na wzmocnienie układu. Ponadto umożliwiono obserwację wpływu kondensatorów separujących C₁ i C₂ na funkcjonowanie wzmacniacza oraz jak kondensator C_E wpływa na wzmocnienie układu.

Kondensatory C₁, C₂ i C_E można zwierać za pomocą przełączników K₁, K₂ i K₃, natomiast do zmian E_G, R_C i R_L służą odpowiednie potencjometry.

A 2.12 Wzmacniacz WB.exe

Aplikacja A 2.12 stanowi uzupełnienie do rys. 2.29. Układ WB charakteryzuje się bardzo małą impedancją wejściową, dużą impedancją wyjściową, wzmocnieniem prądowym bliskim 1 i dużym współczynnikiem wzmocnienia napięciowego z zachowaniem fazy sygnału napięciowego.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany amplitudy sygnału wejściowego E_G, impedancji wyjściowej źródła R_G, obciążenia R_L oraz prześledzenia wpływu rezystancji R_C na wzmocnienie układu. Ponadto umożliwiono obserwację wpływu kondensatorów separujących C₁ i C₂ na funkcjonowanie wzmacniacza oraz zmiany napięcia polaryzującego obwód bazy.

Kondensatory C₁, C₂ można zwierać za pomocą przełączników K₁ i K₂, natomiast do zmian E_G, R_G, R_C i R_L służą odpowiednie potencjometry. Zmianę napięcia polaryzującego bazę można uzyskać za pomocą przełącznika K₃.

A 2.13 Wzmacniacz WK.exe

Aplikacja A 2.13 stanowi uzupełnienie do rys. 2.30. Układ WK, wtórnik emiterowy, wyróżnia się bardzo dużą impedancją wejściową i bardzo małą impedancją wyjściową, współczynnikiem wzmocnienia napięciowego bliskim 1 oraz dużym wzmocnieniem prądowym.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany amplitudy sygnału wejściowego E_G. Ponadto umożliwiono obserwację wpływu kondensatorów separujących C₁ i C₂ na funkcjonowanie wtórnika.

Kondensatory C₁ i C₂ można zwierać za pomocą przełączników K₁ i K₂, natomiast do zmian E_G służy odpowiedni potencjometr.

A 2.14 Zwierciadło prądowe.exe

Aplikacja A 2.14 stanowi uzupełnienie do rys. 2.32. Praktycznie niemożliwe jest stabilne wymuszenie prądu w obwodzie kolektora przez prostą polaryzację napięciem zewnętrznym złącza emiterowego tranzystora. Można jednak do polaryzacji złącza emiterowego zastosować źródło napięciowe w postaci analogicznego złącza, przez które przepływa prąd o nominalnej wartości równej żądanemu prądowi wyjściowemu tak jak to pokazano w aplikacji.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany amplitudy prądu wejściowego I₁ i w konsekwencji zmianę prądu wyjściowego I₂. Prąd I₂ odwzorowuje zmiany prądu I₁ a mierniki A1 i A2 umożliwiają pomiar i obserwację zmian obu prądów.

Do zmiany prądu I₁ służy potencjometr P.

A 2.15 Wzmacniacz różnicowy.exe

Aplikacja A 2.15 stanowi uzupełnienie do rys. 2.33. Wzmacniacz różnicowy w istocie swojej jest szeregowym połączeniem dwóch układów, wtórnika emiterowego i wzmacniacza w układzie WB od strony źródła E_G₁ oraz wzmacniaczem w konfiguracji WE od strony źródła E_G₂, jeżeli analizuje się układ od strony wyjścia B.

Napięcie wyjściowe U_wyB wzmacniacza różnicowego można wyznaczyć z następującej zależności

U_wyB= k_u₁*E_G₁ + k_u₂*E_G₂ = k_u (E_G₁ - E_G₂).

Dla wyjścia A obowiązują podobne zależności, chociaż sygnał jest odwrócony w fazie względem sygnału obserwowanego na wyjściu B.

Wzmacniacz różnicowy charakteryzuje się małym zakresem dynamicznym sygnału wejściowego - dopuszczalnym zakresem zmian U_we, praktycznie nie przekraczającym 100 mV.

W układzie możliwe jest dwukrotne zwiększenie wzmocnienia, jeżeli sygnałem wyjściowym U_wyAB będzie sygnał odbierany między kolektorami tranzystorów T₁ i T₂ , co jednak odbywa się kosztem utraty masy jako punktu odniesienia dla tego sygnału. Taki tryb pracy można wykorzystać w urządzeniach, w których wzmacniacz różnicowy stosuje się jako nadajnik sygnałów współpracujący z linią transmisyjną (patrz rys. 2.34).

Kondensatory C₁ i C₂ sprzęgają źródło sygnału i obciążenie ze wzmacniaczem dla sygnałów zmiennych, równocześnie rozdzielając wymienione układy stałoprądowo.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany amplitudy i fazy sygnałów wejściowych E_G₁ i E_G₂ oraz wzmocnienia układu.

Do zmian amplitudy sygnałów wejściowych służą potencjometry, natomiast fazę sygnałów wejściowych można zmieniać za pomocą przełączników fazy.

A 2.16 Wzmacniacz operacyjny z pętlą sprzężenia zwrotnego.exe

Aplikacja A 2.16 stanowi uzupełnienie do rys. 2.36. Wzmocnienie układu skonstruowanego z wykorzystaniem wzmacniacza operacyjnego zależy od stosunku kR/R co wynika z zależności

U_we = IR i U_wy = IkR,

przy założeniu, że potencjał na wejściu odwracającym wzmacniacza operacyjnego jest równy 0 (czyli obserwujemy wirtualną masę).

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany amplitudy sygnału wejściowego U_we oraz zmianę wzmocnienia k. Do tego celu służą potencjometry suwakowe. Umożliwiono również zmianę fazy sygnału wejściowego za pomocą przełącznika fazy.

Uwaga: Zmianie wzmocnienia towarzyszy przeskalowanie osi odciętych w układzie współrzędnych ilustrującym przebieg zmian sygnału wyjściowego.

A 2.17 Skompensowany dzielnik napięciowy.exe

Aplikacja A 2.17 stanowi uzupełnienie do rys. 2.38. Skompensowany dzielnik napięć, stosowany w pasywnych sondach oscyloskopowych, nie zniekształca przenoszonego sygnału, jeżeli jest spełniony warunek

τ' = τ",

gdzie τ' = R₁C₁ a τ" = R₂C₂.

Dla τ' = τ" transmitancja częstotliwościowa dzielnika jest wielkością stałą i niezależną od częstotliwości, a więc również współczynnik tłumienia a = U₁/U₂ będzie odznaczać się właściwościami charakterystycznymi dla tłumika czysto rezystancyjnego. W aplikacji pokazano zniekształcenia sygnałów prostokątnych przenoszonych przez dzielnik przekompensowany (τ' > τ") i niedokompensowany (τ' < τ").

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany relacji między τ' i τ" oraz ich wpływu na sygnał wyjściowy przy pobudzeniu skokiem jednostkowym (po uruchomieniu aplikacji). Na zmianę τ' i τ" można wpłynąć za pomocą przewidzianych do tego celu pokręteł.

A 2.18 Dyskryminator progowy.exe

Aplikacja A 2.18 stanowi uzupełnienie do rys. 2.44. Dyskryminatorami, w ogólności, nazywa się układy, które generują sygnał logiczny w momencie przekroczenia przez sygnał wejściowy zadanej wartości progowej. W pomiarach krótkich przedziałów czasu, wyznaczanych, na przykład, przez sygnały z detektorów cząstek jonizujących, dyskryminatory progowe wprowadzają dodatkową niedokładność pomiarową spowodowaną zależnością momentu pojawienia się sygnału logicznego na wyjściu dyskryminatora od amplitudy sygnału na jego wejściu. Kompensację rozrzutu czasowego wywołanego tym efektem można uzyskać, stosując dyskryminatory stałofrakcyjne (patrz aplikacja A 2.19).

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany amplitudy sygnału wejściowego U_we oraz zmianę wartości napięcia progowego. Amplitudę sygnału wejściowego można zmienić za pomocą przeznaczonego do tego celu potencjometru suwakowego, natomiast wartość progową napięcia można zmienić za pomocą kursora myszki. W tym celu należy "chwycić" czerwoną linię symulującą napięcie progowe i przemieścić ją w górę lub w dół. W uruchomionej aplikacji można zaobserwować jak zmiana amplitudy sygnału i zmiana poziomu napięcia progowego wpływają na moment pojawienia się sygnału logicznego na wyjściu dyskryminatora.

A 2.19 Dyskryminator CFD.exe

Aplikacja A 2.19 stanowi uzupełnienie do rys. 2.46 i 2.47. Dyskryminatorami, w ogólności, nazywa się układy, które generują sygnał logiczny w momencie przekroczenia przez sygnał wejściowy zadanej wartości progowej. W pomiarach krótkich przedziałów czasu, wyznaczanych, na przykład, przez sygnały z detektorów cząstek jonizujących, dyskryminatory progowe wprowadzają dodatkową niedokładność pomiarową spowodowaną zależnością momentu pojawienia się sygnału logicznego na wyjściu dyskryminatora od amplitudy sygnału na jego wejściu (patrz aplikacja A 2.18). Kompensację rozrzutu czasowego wywołanego tym efektem można uzyskać, stosując dyskryminatory stałofrakcyjne - CFD. W przypadku dyskryminatorów CFD formuje się sygnał bipolarny, a wartość progową ustala się na poziomie zera, co powoduje, że moment zmiany polaryzacji sygnału wejściowego z dodatniej na ujemną jest sygnalizowany pojawieniem się sygnału logicznego na wyjściu dyskryminatora.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany amplitudy sygnału wejściowego U_we. Amplitudę sygnału wejściowego można zmienić za pomocą przeznaczonego do tego celu potencjometru suwakowego. W uruchomionej aplikacji można zaobserwować, że zmiana amplitudy sygnału wejściowego nie wpływa na moment pojawienia się sygnału logicznego na wyjściu dyskryminatora, w odróżnieniu od sytuacji przedstawionej w przypadku zwykłego dyskryminatora progowego.

A 2.20 Układ opóźniający.exe

Aplikacja A 2.20 stanowi uzupełnienie do rys. 2.48. Układy różniczkujące odgrywają istotną rolę w kształtowaniu sygnałów elektrycznych, jak również w układach impulsowych, kiedy konieczne jest zapewnienie właściwych relacji czasowych między różnymi impulsami. Prostym przykładem wykorzystania operacji różniczkowania jest opóźnianie sygnałów impulsowych. Jeżeli sygnał o szerokości T_w zostanie zróżniczkowany, to uzyskuje się dwa impulsy oddalone od siebie właśnie o czas równy T_w. Różniczkowanie przebiega poprawnie, jeżeli stała czasowa RC jest większa od czasu narastania impulsu t_r i mniejsza od T_w. Po takiej operacji konieczne jest zwykle formowanie sygnałów, otrzymanych w wyniku różniczkowania, w impulsy o zadanych parametrach i określonej fazie.

W aplikacji zilustrowano operację różniczkowania sygnału impulsowego i formowania opóźnionego sygnału wyjściowego. Opóźnienie sygnału wyjściowego uzyskuje się za pomocą potencjometru suwakowego, który umożliwia zmianę szerokości sygnału wejściowego.

A 2.21 Przełącznik sygnałów elektrycznych.exe

Aplikacja A 2.21 stanowi uzupełnienie do rys. 2.49. Przełącznikami lub kluczami nazywa się urządzenia charakteryzujące się dwoma stabilnymi stanami, zwarcia lub rozwarcia, zdolne do łączenia i rozłączania (przełączania) obwodów elektrycznych pod wpływem sygnałów sterujących. Właściwości sterowanego przełącznika rzeczywistego odwzorowuje jego model obwodowy. Przełącznik rzeczywisty różni się od przełącznika idealnego, wydzielonego na schemacie zastępczym linią przerywaną, opornością R_ON i napięciem U_ON w stanie włączenia, opornością R_OFF w stanie wyłączenia, pojemnością C_P, charakteryzującą szybkość przełączania oraz elementami R_S i C_S, odpowiedzialnymi za oddziaływanie obwodu sterowania na transmitowany sygnał.

W aplikacji pokazano schematy zastępcze rzeczywistego przełącznika w stanie włączenia i wyłączenia, symulowany przebieg sygnału wyjściowego z widocznym oddziaływaniem obwodu sterowania. Do włączania/wyłączania przełącznika zastosowano przełącznik <U_s>.

A 2.22 Selekcja wzmocnienia.exe

Aplikacja A 2.22 stanowi uzupełnienie do rys. 2.56. W stopniach wejściowych kart pomiarowych stosuje się układy wzmacniające o stałych współczynnikach wzmocnienia, a pożądane wzmocnienie sygnału wejściowego uzyskuje się przez wybór toru z odpowiednim wzmacniaczem. Do selekcji toru wykorzystuje się multipleksery analogowe.

W aplikacji zasymulowano wybór wzmocnienia w opisany sposób. Do selekcji wzmocnienia zastosowano czteropozycyjny przełącznik. Ponadto w aplikacji przewidziano możliwość wyboru kształtu sygnału wejściowego oraz jego parametrów. Do tego celu służą kontrolki numeryczne oraz potencjometry suwakowe.

A 2.23 Próbkowanie sygnałów analogowych.exe

Aplikacja A 2.23 stanowi uzupełnienie do rys. 2.57. W układach zapamiętujących sygnały analogowe stosuje się przełączniki z przełączanym kondensatorem. Takie rozwiązanie wykorzystuje się w celu przechowania próbek, pobranych z sygnałów analogowych, do czasu przetworzenia ich na postać cyfrową w przetwornikach ADC. W czasie pobierania próbki kondensator jest dołączany do źródła sygnału. W czasie przechowywania informacji w postaci ładunku, kondensator jest odłączony zarówno od źródła sygnału, jak i przetwornika ADC. W czasie przetwarzania sygnału analogowego (przechowywanego przez kondensator) na cyfrowy następuje oddzielenie toru pomiarowego od przetwornika ADC, co jest podstawową zaletą takiego rozwiązania.

W aplikacji pokazano operacje towarzyszące próbkowaniu sygnału analogowego wraz ze stosownymi komunikatami. Miejsce pobrania próbki można zmienić "chwytając" czerwony kursor <Próbka> za pomocą wskaźnika myszki. Po "chwyceniu" kursora można go przesunąć w dowolne miejsce w granicach pola sygnału wejściowego. W aplikacji przewidziano ponadto możliwość zmiany kształtu i amplitudy sygnału wejściowego do czego służą kontrolki <Uwe> i <Amplituda>.

A 2.24 Układ RLC w stanie przejściowym.exe

Aplikacja A 2.24 stanowi uzupełnienie do rys. 2.61. W układach zawierających elementy reaktancyjne obserwuje się stany przejściowe, bowiem energia elektromagnetyczna zmagazynowana w tych elementach nie może zmienić się skokowo. Przyczyną występowania stanów przejściowych mogą być zmiany charakteru sygnału pobudzającego lub struktury układu w określonej chwili t₀ co powoduje, że układ przez pewien czas znajduje się między pierwotnym stanem ustalonym i nowym stanem ustalonym. W stanie przejściowym wielkości elektryczne mają charakter nieokresowy.

W aplikacji pokazano jak relacja między tłumieniem i częstotliwością drgań własnych układu wpływa na sposób dochodzenia układu RLC do stanu ustalonego pod wpływem pobudzenia sygnałem skokowym. Zmiany relacji tłumienie/częstotliwość można dokonać za pomocą potencjometru suwakowego. Aktualna relacja między tłumieniem i częstotliwością drgań własnych jest wyświetlana w odpowiednim okienku wraz z komunikatem informującym, czy odpowiedź układu ma charakter aperiodyczny, aperiodyczny krytyczny czy też oscylacyjny.

A 2.25 Rozkład napięć w linii.exe

Aplikacja A 2.25 stanowi uzupełnienie do rys. 2.64. W aplikacji pokazano, że sygnał przesyłany linią transmisyjną może ulec odbiciu na jej końcu co oznacza, że w każdym miejscu linii obserwowany tam sygnał jest superpozycją sygnału docelowego (padającego) i powrotnego (odbitego). W szczególnym przypadku, w warunkach dopasowania falowego, obserwuje się brak sygnału odbitego i cały sygnał jest przekazywany do odbiornika.

W aplikacji przewidziano możliwość obserwacji rozkładu sygnału napięciowego wzdłuż linii w określonym momencie czasu, zmianę sygnału w czasie w wybranym miejscu linii oraz rozchodzenie się fali padającej i powrotnej. Ponadto przewidziano możliwość zmiany amplitudy sygnału, współczynnika tłumienia i współczynnika dopasowania falowego. Można również zmieniać długość linii. Klikając <Dopasuj>, uzyskuje się warunki charakterystyczne dla dopasowania falowego obciążenia do linii transmisyjnej. Wyboru miejsca linii w celu obserwacji zmian sygnału w określonym jej miejscu można dokonać za pomocą czerwonego kursora x=const "chwytając" go wskaźnikiem myszki i przesuwając w wybrane miejsce. Na inne parametry można wpływać za pomocą przełączników i potencjometrów umieszczonych w wydzielonym polu. Wprowadzanym zmianom nastaw towarzyszą stosowne komunikaty informujące o warunkach dopasowania, relacji obciążenia do impedancji falowej linii i współczynniku dopasowania.

A 2.26 Odpowiedź linii na pobudzenie sygnałem prostokątnym.exe

Aplikacja A 2.26 stanowi uzupełnienie do rys. 2.68. Jeżeli w zależności Z_fpominie się G₀ (reprezentującą straty cieplne w dielektryku), to można ją po nieznacznych uproszczeniach sprowadzić do postaci, której odpowiada obwodowy schemat zastępczy R'C', pokazany na rys. 2.68. W takiej sytuacji należy oczekiwać odpowiedzi linii na skok jednostkowy w postaci przebiegu charakterystycznego dla obwodów całkujących, co w praktyce oznacza zaokrąglenie zboczy impulsów prostokątnych ze względu na efekty filtracyjne. W aplikacji można prześledzić wpływ stałej czasowej τ'=R'C' na odpowiedź linii pobudzonej sygnałem prostokątnym. Do tego celu przewidziano potencjometr suwakowy <τ'=R'C'>.

A 2.27 Układ różniczkujący.exe

Aplikacja A 2.27 stanowi uzupełnienie do rys. 2.71. Układ różniczkujący - CR, może uczestniczyć w transmisji sygnału prostokątnego, nie powodując istotnych zmian w jego kształcie, a może również doprowadzić do zasadniczego zniekształcenia sygnału. Wpływ stałej czasowej τ=RC na kształt sygnału wyjściowego i dolną częstotliwość graniczną można prześledzić zmieniając jej wartość za pomocą potencjometru obrotowego <τ'>.

A 2.28 Układ całkujący.exe

Aplikacja A 2.28 stanowi uzupełnienie do rys. 2.72. Układ całkujący - RC, pokazany na rys. 2.72a, może uczestniczyć w transmisji sygnału prostokątnego, nie powodując istotnych zmian w jego kształcie, a może również doprowadzić do zasadniczego zniekształcenia sygnału, co ilustruje przebieg narysowany linią ciągłą. Wpływ stałej czasowej τ=RC na kształt sygnału wyjściowego i górną częstotliwość graniczną można prześledzić, zmieniając jej wartość za pomocą potencjometru obrotowego <τ'>.

A 2.29 Układy niezniekształcające.exe

Aplikacja A 2.29 stanowi uzupełnienie do rys. 2.73. Układ nie będzie wprowadzać zniekształceń, jeżeli moduł funkcji filtrującej układu nie będzie zależeć od częstotliwości i będzie stały, a przesunięcie fazowe będzie liniową funkcją częstotliwości w całym paśmie przenoszonych sygnałów. W dziedzinie czasu oznacza to że, dopuszczalne jest opóźnienie - t_d sygnału wyjściowego w stosunku do wejściowego oraz zmiana skali o czynnik k, czyli wzmocnienie lub osłabienie w jednakowym stopniu wszystkich składowych przenoszonego sygnału.

W aplikacji przewidziano możliwość wprowadzania opóźnienia sygnału wyjściowego względem wejściowego oraz zmianę wzmocnienia za pomocą potencjometrów suwakowych. Kształt sygnału wyjściowego po dokonaniu zmiany wymienionych parametrów, przy założeniu, że układ nie wprowadza zniekształceń częstotliwościowych, można prześledzić na wykresie przebiegów.

A 2.30 Pomiar przesunięcia fazowego.exe

Aplikacja A 2.30 stanowi uzupełnienie do rys. 2.77. Pomiar przesunięcia fazowego między sygnałami można przeprowadzić za pomocą komparatora faz w układzie pomiarowym pokazanym rys. 2.77a. Komparatorem faz może być, na przykład, oscyloskop dwukanałowy z podstawą czasu wyskalowaną w stopniach przesunięcia fazowego lub oscyloskop pracujący w trybie X-Y. W aplikacji zasymulowano pomiar przesunięcia fazowego (ϕ_x) z uwzględnieniem wymienionych metod pomiarowych. W rezultacie doprowadzenia do wejść X i Y dwóch sygnałów sinusoidalnych o tej samej częstotliwości można na ekranie oscyloskopu zaobserwować elipsę, której kształt zależy właśnie od przesunięcia fazowego Δϕ między tymi sygnałami. Ponieważ w przedziale (0¸ π/2) słuszna jest zależność

ϕ = arcsin(2a/2b),

więc przyjmując b=1, można wyznaczyć przesunięcie fazowe ze wzoru

ϕ = arcsin(a)

po uprzednim odczycie punktu przecięcia elipsy z osią Y w punkcie (0, a'), tak jak to pokazano na rys. 2.77c.

Po zmianie ϕ_x (w uruchomionej aplikacji) pomiar przesunięcia fazowego za pomocą wyznaczania współrzędnej a elipsy jest wykonywany automatycznie. W przypadku pomiaru przesunięcia fazowego za pomocą metody pokazanej na rys. 2.77b należy przesunąć kursory M1 i M2 ("chwytając" je wskaźnikiem myszki) w miejsca, których różnica odpowiada przesunięciu fazowemu, np. miejsca odpowiadające wartościom maksymalnym sygnałów sinusoidalnych (jak na rysunku) lub w miejsca odpowiadające przejściu przez "0" obu sygnałów, a następnie skorzystać ze wzoru ϕ = (M2 - M1)*π/450. Do wprowadzania symulowanego przesunięcia fazowego służy potencjometr suwakowy <ϕ_x>.

A 2.31 Wyznaczanie przesunięcia fazowego.exe

Aplikacja A 2.31 stanowi uzupełnienie do rys. 2.78. Zastosowanie wzoru ϕ=arcsin(a) do wyznaczenia przesunięcia fazowego dla kątów z przedziału (π/2¸ 2π) wymaga wprowadzenia korygujących poprawek uwzględniających przedział, w którym mieści się wyznaczane przesunięcie fazowe określane dla wartości maksymalnych przebiegów cosinusoidalnych. Ten wymóg jest konsekwencją identyczności figur Lissajous dla dwóch różnych przesunięć fazowych występujących w przedziale (0¸ 2π) co ilustruje rys. 2.79. W takiej sytuacji konieczne jest sprawdzenie, w którym przedziale znajduje się najbliższe maksimum przebiegu przesuniętego w fazie w celu oceny poprawki (π/2, π, czy też 3/2π) tak jak to pokazano na rys. 2.78b, a następnie zastosowanie w/w wzoru.

W aplikacji sprawdzanie wspomnianego przedziału i uwzględnianie właściwej poprawki odbywa się automatycznie. W celu wyznaczenia przesunięcia fazowego za pomocą elipsy użytkownik musi ręcznie przesunąć kursor a do przecięcia z elipsą dla x=0 (Uwaga: a nie może być większe od 1). Przesunięcia kursora można dokonać "chwytając" brązową linię kursora a wskaźnikiem myszki lub za pomocą przycisków góra/dół w polu przycisków wskazanym paluszkiem. Zmiany przesunięcia fazowego w symulowanych przebiegach można wykonać za pomocą potencjometru suwakowego.

A 2.32 Figury Lissajous.exe

Aplikacja A 2.32 stanowi uzupełnienie do rys. 2.79. Aplikacja umożliwia obserwację figur Lissajous. Figury Lissajous są liniami zakreślanymi przez poruszający się punkt, którego tor jest wypadkową dwóch wzajemnie prostopadłych drgań harmonicznych.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany zarówno przesunięcia fazowego między dwoma drganiami, jak i krotności częstotliwości tych drgań. Zmiany przesunięcia fazowego mogą być wprowadzane ręcznie lub automatycznie. Do ręcznego ustawiania przesunięcia fazowego, wyboru krotności częstotliwości lub automatycznego/ręcznego trybu pracy przewidziano stosowne kontrolki.

A 2.33 Impulsowe sygnały testujące.exe

Aplikacja A 2.33 stanowi uzupełnienie do rys. 2.80. Odpowiedź układu na sygnał o jednostkowym polu i nieskończenie krótkim czasie trwania jest jednoznaczną charakterystyką układu w dziedzinie czasu i jest nazywana odpowiedzią impulsową układu - k(t). Zazwyczaj wystarcza przetestowanie rzeczywistego układu w ograniczonym zakresie częstotliwości, co umożliwia na zastosowanie do celów testowych sygnałów aproksymujących impuls Diraca. W zależności od właściwości badanego układu sygnał impulsowy powinien charakteryzować się określonymi parametrami. Im szersze jest pasmo badanego układu tym węższy i z bardziej stromymi zboczami powinien być sygnał testujący. W praktyce oznacza to, że szerokość impulsu powinna być mniejsza od czasu trwania stanu nieustalonego w układzie.

W aplikacji umożliwiono jakościowe porównanie widm impulsowych sygnałów testujących o różnych szerokościach. Szerokość sygnałów impulsowych można zmieniać za pomocą potencjometru suwakowego <t_w>.

A 2.34 Licznikowe metody pomiaru czasu.exe

Aplikacja A 2.34 stanowi uzupełnienie do rys. 2.81. W aplikacji zilustrowano zasadę licznikowych metod pomiaru czasu, w których zastosowano przetwarzanie mierzonego przedziału czasu na liczbę impulsów dostarczanych przez wzorcowy generator impulsów.

W układzie pokazanym na rys. 2.81a generator impulsów wzorcowych pracuje w sposób ciągły, a licznik zlicza tylko te impulsy, które zostały przepuszczone przez bramkę logiczną sterowaną impulsem o czasie trwania ΔT odpowiadającym mierzonemu przedziałowi czasu (rys. 2.81b).

W układzie pokazanym na rys. 2.81c generator impulsów wzorcowych jest uruchamiany na czas trwania impulsu mierzonego ΔT. W ten sposób do wejścia licznika dociera seria impulsów, których liczba jest proporcjonalna do mierzonego przedziału czasu (rys. 2.81d).

W aplikacji przewidziano możliwość opóźniania sygnału STOP, od którego zależy symulowany przedział czasu ΔT. Do zmiany opóźnienia sygnału STOP wykorzystano potencjometry suwakowe <Tx>.

A 2.35 Pomiar czasu z przetwarzaniem T-A.exe

Aplikacja A 2.35 stanowi uzupełnienie do rys. 2.82. Układ z przetwornikiem czas-amplituda impulsu - TPHC działa na zasadzie przetwarzania informacji czasowej na impuls o amplitudzie proporcjonalnej do mierzonego przedziału czasu i szerokości umożliwiającej konwersję na kod cyfrowy za pomocą standardowych przetworników ADC.

Sygnały START i STOP włączają i wyłączają sterowane źródło prądowe, dostarczając do kondensatora C ładunek Q proporcjonalny do mierzonego przedziału czasu. Tak więc, po zakończeniu procesu ładowania kondensatora, napięcie U_C jest proporcjonalne do mierzonego przedziału czasu i utrzymuje się na stałym poziomie do momentu odprowadzenia ładunku, na przykład, przez zwarcie kondensatora C kluczem K. Kondensator C pełni funkcję pamięci analogowej przechowującej informację o zmierzonym czasie w postaci ładunku Q. W czasie przechowywania ładunku napięcie U_C na kondensatorze powinno pozostawać stałe, aby umożliwić przetworzenie informacji analogowej (napięcia U_C) na postać cyfrową. W aplikacji przewidziano możliwość wprowadzania opóźnienia sygnału STOP za pomocą potencjometru suwakowego, dzięki czemu można prześledzić zasadę działania przetwornika TPHC.

A 2.36 Pomiar czasu z przetwarzaniem T - nT.exe

Aplikacja A 2.36 stanowi uzupełnienie do rys. 2.83. Układ z ekspanderem czasowym jest częścią składową przetworników TDC, w których wstępnie odbywa się przetwarzanie czas-czas, a następnie konwersja informacji czasowej na postać cyfrową. W aplikacji zaprezentowano zasadę działania ekspandera czasowego.

Przetwarzanie przedziału czasu ΔT na przedział czasu n-krotnie dłuższy przebiega w sposób następujący. Impuls ΔT włącza sterowane źródło prądowe o wydajności I_S=(n+1)I₀, gdzie n jest współczynnikiem ekspansji, a I₀ wydajnością źródła prądowego na stałe podłączonego do kondensatora C. W czasie trwania impulsu ΔT odbywa się ładowanie kondensatora C prądem nI₀ do napięcia A proporcjonalnego do czasu ΔT. Od momentu wyłączenia źródła I_S następuje rozładowanie kondensatora prądem I₀. Piłokształtny sygnał obserwowany na kondensatorze C jest następnie przetwarzany przerzutnikiem (układem) Schmitta na sygnał impulsowy o szerokości nΔT. Przed rozpoczęciem procesu przetwarzania konieczne jest rozładowanie kondensatora C przez jego zwarcie do masy i odprowadzenie zgromadzonego w nim ładunku.

W aplikacji przewidziano możliwość wprowadzania opóźnienia ΔT sygnału STOP za pomocą potencjometru suwakowego, dzięki czemu można prześledzić zasadę działania przetwornika TDC z ekspanderem czasowym.

A 2.37 Cyfrowy pomiar częstotliwości i fazy.exe

Aplikacja A 2.37 stanowi uzupełnienie do rys. 2.84. Pomiary częstotliwości i fazy można wykonać, wykorzystując do tego celu układy stosowane do pomiaru czasu (patrz aplikacja A 2.34), jeżeli uprzednio przeprowadzi się zamianę tych wielkości na odpowiednie przedziały czasowe. Mechanizm zamiany okresu i przesunięcia fazowego sygnałów harmonicznych na sygnały impulsowe o czasie trwania T₀ i ΔT zilustrowano w danej aplikacji przebiegami czasowymi i schematami blokowymi.

W aplikacji jest możliwa zmiana częstotliwości (okresu T₀) i przesunięcia fazowego (ϕ_x) za pomocą odpowiednich potencjometrów suwakowych, co powinno ułatwić zrozumienie zasady działania zaprezentowanych urządzeń pomiarowych.

A 2.38 Modelowanie operacji logicznych.exe

Aplikacja A 2.38 stanowi uzupełnienie do rys. 2.86. W aplikacji pokazano układy elektryczne zrealizowane z zastosowaniem przełączników sterowanych, które modelują logikę pracy bramek cyfrowych. Jeżeli przyjąć zasadę działania przełączników taką, że poziom wysoki H sygnału sterującego powoduje zwarcie styków przełącznika, a poziom L ich rozwarcie, to oczywiste staną się zależności w postaci tablic funkcji oraz tablic stanów, które opisują logikę pracy takich układów.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany stanu na wejściach układów logicznych oraz zmianę typu logiki. W zależności od sposobu przyporządkowania wartości logicznych 0 i 1 poziomom L i H uzyskuje się realizację przez ten sam układ logiczny funkcji NOR (OR) lub NAND (AND). Jeżeli poziomowi H przyporządkowuje się wartość logiczną 1, a poziomowi L wartość 0, to przyjmuje się, że taki układ pracuje w logice dodatniej. Odwrotne przyporządkowanie poziomów wartościom logicznym odpowiada logice ujemnej. Wprowadzonym sygnałom wejściowym oraz przyjętej logice odpowiadają realizowane przez układy funkcje logiczne reprezentowane przez ich tablice stanów. Do wprowadzania danych służą przyciski <H/L> (czerwone/niebieskie).

A 2.39 Inwerter TTL.exe

Aplikacja A 2.39 stanowi uzupełnienie do rys. 2.87. Do realizacji układów TTL wykorzystano możliwość przechodzenia tranzystorów bipolarnych ze stanu nasycenia do stanu zablokowania i odwrotnie.

Budowę inwertera TTL oraz ilustrację operacji logicznej NOT pokazano na rys. 2.87. Punkty pracy tranzystorów T1, T2, T3 i T4 dobrano tak, że sygnał wejściowy H (dla bramek TTL ~ 3,5 V) powoduje przejście T1 w inwersyjny tryb pracy co wprowadza w stan nasycenia T2 i T3 oraz zablokowanie T4 i diody D. Na wyjściu Y pojawia się wówczas sygnał L (dla bramek TTL ~ 0,2V) wymuszony przez napięcie U_EC tranzystora T3 w stanie nasycenia. Doprowadzenie do wejścia inwertera sygnału L wymusza stan nasycenia T1 oraz zablokowanie T2 i T3, co prowadzi do uaktywnienia T4 w układzie wtórnika emiterowego, który za pośrednictwem diody D wymusza na wyjściu Y poziom H. Znak negacji (kółeczko) na wejściu bramki oznacza, że dana operacja logiczna jest wykonywana pod wpływem sygnałów o niskich poziomach.

Opisane sytuacje ilustrują w aplikacji schematy zastępcze inwertera dla stanu L lub stanu H na wejściu. Wyłączenie inwertera powoduje wyświetlenie pełnego schematu ideowego inwertera TTL. W aplikacji przewidziano możliwość zmiany stanu na wejściu inwertera. Do wprowadzania danych służy przycisk <H/L> (czerwony/niebieski).

A 2.40 Inwerter ECL.exe

Aplikacja A 2.40 stanowi uzupełnienie do rys. 2.88. Zasadniczą częścią układu ECL jest układ różnicowy, zrealizowany na dwóch tranzystorach bipolarnych sprzężonych emiterowo, które pracują jako prądowy przełącznik różnicowy bez wchodzenia w stan nasycenia.

Budowę inwertera ECL oraz ilustrację operacji logicznej NOT pokazano na rys. 2.88. Sygnały wejściowe H lub L (dla bramek ECL odpowiednio -0,9V i -1,75V) powodują przepływ prądu I_E tylko przez jeden z dwóch sprzężonych emiterowo tranzystorów, T1 lub T2. Jeżeli przewodzi T1 (poziom H na wejściu inwertera), to na rezystorze R_C₁ obserwuje się spadek napięcia około -1,0 V. Wtórnik emiterowy na tranzystorze T3 powoduje przesunięcie tego poziomu do wartości -1,75 V obserwowanej na wyjściu Y inwertera. W przypadku zablokowania (poziom L na wejściu inwertera) sygnał na wyjściu Y jest wymuszony na poziomie H przez spadek napięcia na złączu emiterowym T3 oraz przez spadek napięcia na rezystorze R_C₁, wywołany prądem bazy T3. Tranzystor T3 pełni funkcję przesuwnika poziomu napięcia co gwarantuje kompatybilność sygnałów wyjściowych i wejściowych. Baza T2 jest polaryzowana napięciem U_BB , równym średniej wartości poziomów w stanie niskim i wysokim.

Opisane sytuacje ilustrują w aplikacji schematy zastępcze inwertera dla stanu L lub stanu H na wejściu. Wyłączenie inwertera powoduje wyświetlenie pełnego schematu ideowego inwertera ECL. W aplikacji przewidziano możliwość zmiany stanu na wejściu inwertera. Do wprowadzania danych służy przycisk <H/L> (czerwony/niebieski).

A 2.41 Inwerter CMOS.exe

Aplikacja A 2.41 stanowi uzupełnienie do rys. 2.89. Do realizacji układów CMOS wykorzystuje się pary komplementarnych tranzystorów unipolarnych Tn i Tp z kanałami n i p. Jeżeli napięcie między bramką i źródłem tranzystora Tn lub Tp jest równe zeru, to taki tranzystor jest zablokowany. Natomiast stan przewodzenia Tn lub Tp osiąga się dzięki przyłożeniu odpowiedniego napięcia między bramkę i źródło. Te dwa efekty wykorzystano, sterując jednym sygnałem wejściowym dwa komplementarne tranzystory unipolarne połączone szeregowo, tak jak to pokazano na rys. 2.89, który ilustruje budowę inwertera CMOS oraz operację logiczną NOT. Wymuszenie H (dla bramek CMOS - U_DD) powoduje zablokowanie Tp i przewodzenie Tn - sygnał na wyjściu Y przyjmuje wartość U_SS, która dla bramek CMOS odpowiada poziomowi L. Wymuszenie L blokuje Tn i wprowadza w stan przewodzenia Tp - sygnał na wyjściu Y przyjmuje wartość U_DD . Układy CMOS, w odróżnieniu od układów TTL i ECL, mogą pracować z różnymi napięciami zasilającymi, które wymuszają różne poziomy logiczne H i L.

Opisane sytuacje ilustrują w aplikacji schematy zastępcze inwertera dla stanu L lub stanu H na wejściu. Wyłączenie inwertera powoduje wyświetlenie pełnego schematu ideowego inwertera CMOS. W aplikacji przewidziano możliwość zmiany stanu na wejściu inwertera. Do wprowadzania danych służy przycisk <H/L> (czerwony/niebieski).

A 2.42 Dwuargumentowa bramka TTL.exe

Aplikacja A 2.42 stanowi uzupełnienie do rys. 2.90. Wielowejściową bramkę TTL uzyskuje się dzięki zastosowaniu na wejściu układu wieloemiterowego tranzystora T1, tak jak to pokazano na rys. 2.90a. Aby T1 przeszedł w inwersyjny tryb pracy konieczne jest zaporowe spolaryzowanie wszystkich złączy emiterowych sygnałami H, natomiast sygnał L na dowolnym wejściu wprowadza ten tranzystor w stan nasycenia.

Opisane sytuacje ilustrują w aplikacji schematy zastępcze bramki dla dowolnej kombinacji stanów na wejściach. Wyłączenie bramki powoduje wyświetlenie pełnego schematu ideowego dwuargumentowej bramki TTL. W aplikacji przewidziano możliwość zmiany stanu wejść oraz typu logiki. Do wprowadzania danych służą przyciski <H/L> (czerwone/niebieskie), natomiast zmianę logiki uzyskuje się za pomocą przycisku <-/+>.

A 2.43 Dwuargumentowa bramka ECL.exe

Aplikacja A 2.43 stanowi uzupełnienie do rys. 2.91. Wielowejściowa bramka ECL charakteryzuje się podłączeniem n tranzystorów równolegle do T1 co powoduje, że przełączenie prądu do tranzystora T2 następuje tylko wówczas, gdy T1 i pozostałe tranzystory połączone z nim równolegle zostaną spolaryzowane zaporowo od strony bazy sygnałami L. Doprowadzenie do bazy któregokolwiek z tych tranzystorów sygnału H powoduje jego włączenie i odcięcie T2.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany stanu wejść bramki oraz typu logiki. Do wprowadzania danych służą przyciski <H/L> (czerwone/niebieskie), natomiast zmianę logiki uzyskuje się za pomocą przycisku <-/+>.

A 2.44 Dwuargumentowa bramka CMOS (NOR).exe

Aplikacja A 2.44 stanowi uzupełnienie do rys. 2.92a i b. W bramkach CMOS funkcję logiczną dla n zmiennych wejściowych realizuje się dzięki n-krotnemu powieleniu struktury inwertera Tn-Tp w odpowiednim układzie połączeń. Budowę dwuargumentowej bramki CMOS oraz ilustrację operacji logicznej NOR realizowanej w logice dodatniej pokazano na rys. 2.92a i b. Działanie bramki objaśnia jej tablica stanów.

A 2.45 Dwuargumentowa bramka CMOS (NAND).exe

Aplikacja A 2.45 stanowi uzupełnienie do rys. 2.92c i d. W bramkach CMOS funkcję logiczną dla n zmiennych wejściowych realizuje się dzięki n-krotnemu powieleniu struktury inwertera Tn-Tp w odpowiednim układzie połączeń. Budowę dwuargumentowej bramki CMOS oraz ilustrację operacji logicznej NAND realizowanej w logice dodatniej pokazano na rys. 2.92c i d. Działanie bramki objaśnia jej tablica stanów.

A 2.46 Układ z przekaźnikiem.exe

Aplikacja A 2.46 stanowi uzupełnienie do rys. 2.93 i 2.94. Bramka z wyjściem OC, tzn. z tranzystorem wyjściowym bez podłączonego obciążenia w obwodzie kolektora, umożliwia równoległe łączenie wyjść podobnych bramek, co jest niedopuszczalne w przypadku zwykłych bramek. Dzięki temu uzyskuje się realizację funkcji OR w miejscu galwanicznego połączenia. Takie połączenie wymaga jednak dołączenia opornika R_L, którego wartość rezystancji jest uwarunkowana ilością równolegle połączonych wyj*ć - N₁ i liczbą wejść bramek - N₂, które muszą być wysterowane. W miejsce opornika R_L można włączyć takie urządzenia jak przekaźnik lub element optoelektroniczny (np.: diodę świecącą LED) i wówczas bramka OC będzie pełnić funkcję bramki mocy.

W aplikacji pokazano symulację współpracy bramki OC z przekaźnikiem elektromechanicznym. Włączenie przełącznika <WŁ/WYŁ> wymusza zadziałanie przekaźnika, dzięki czemu do silnika elektrycznego zostaje dołączone zasilanie, co powoduje jego uruchomienie.

A 2.47 Bramka trójstanowa.exe

Aplikacja A 2.47 stanowi uzupełnienie do rys. 2.95. Bramka trójstanowa jest wykorzystywana w stopniach wyjściowych urządzeń, kiedy jest wymagane podłączenie wielu wyjść do jednej szyny magistrali. Takie połączenia dopuszczają stan L/H tylko na wyjściu jednej bramki. Pozostałe wyjścia bramek dołączonych równolegle do magistrali powinny być w tym czasie od niej odcięte, a więc ich impedancja wyjściowa powinna być duża. O stanie wyjścia bramki decyduje sygnał sterujący C.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany stanu wejść bramki oraz prześledzenie jej reakcji na różne kombinacje sygnałów wejściowych, co odzwierciedla jej tablica stanów. Do wprowadzania danych służą przyciski <H/L> (czerwone/niebieskie).

A 2.48 Bramka transmisyjna.exe

Aplikacja A 2.48 stanowi uzupełnienie do rys. 2.96. Bramka transmisyjna oprócz funkcji charakterystycznych dla bramki trójstanowej wyróżnia się możliwością zmiany kierunku transmisji co wiąże się ze zmianą roli odpowiednich wyprowadzeń w układzie. O wyborze kierunku transmisji decyduje sygnał sterujący D. Pod jego wpływem wejście i wyjście bramki transmisyjnej zamieniają się rolami.

A 2.49 Bramka z przerzutnikiem Schmitta.exe

Aplikacja A 2.49 stanowi uzupełnienie do rys. 2.97. Bramka z przerzutnikiem Schmitta jest stosowana do przekształcania wolnozmiennych sygnałów wejściowych w sygnały wyjściowe z poziomami logicznymi i stosunkowo szybko narastającymi zboczami. Przerzutnik Schmitta jest umieszczony między wejściowym układem logicznym bramki a jej stopniem wyjściowym. Charakterystyka przejściowa takiej bramki odznacza się pętlą histerezy charakterystyczną dla przerzutnika Schmitta, co odzwierciedla symbol graficzny.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany napięcia wejściowego U_weprzy stałym napięciu progowym, do czego służy potencjometr na wejściu bramki, jak również możliwość zmiany poziomu napięcia progowego przy stałym sygnale wejściowym. Poziom napięcia progowego można zmieniać "chwytając" kursorem myszki różową linię symulującą poziom napięcia progowego i przemieszczając ją w górę lub w dół. W obu przypadkach można zaobserwować rodzaj sygnałów generowanych na wyjściu bramki.

A 2.50 Bramki Ex-OR i EX-NOR.exe

Aplikacja A 2.50 stanowi uzupełnienie do rys. 2.98 i 2.99. Bramka EX-OR reaguje pozytywnie na przemienne występowanie sygnałów w postaci 1 na wejściach A i B. Równoczesne występowanie takich samych sygnałów na obu wejściach wyklucza pozytywną odpowiedź na wyjściu EX-OR. EX-NOR realizuje funkcję koincydencji, co oznacza z kolei, że bramka daje pozytywną odpowiedź (1) tylko wówczas, gdy stany na obu wejściach bramki są identyczne.

W aplikacji przewidziano możliwość zmiany stanu wejść bramki oraz selekcję typu bramki - EX-OR lub EX-NOR. Prześledzenie reakcji bramek na różne kombinacje sygnałów wejściowych umożliwia dołączona tablica stanów. Do wprowadzania danych służą przyciski <H/L> (czerwone/niebieskie). Selekcji bramek towarzyszą schematy ideowe, które ilustrują możliwe rozwiązania układowe zapewniające pożądane działanie bramek.

A 2.51 Sumator 74LS283.exe

Aplikacja A 2.51 stanowi uzupełnienie do rys. 2.100. W aplikacji pokazano symbol graficzny z topografią wyprowadzeń 4-bitowego pełnego sumatora 74LS283 przeznaczonego do dodawania dwóch liczb dwójkowych A i B. W wyniku dodawania na wyjściach 1÷ 4 i C4 otrzymuje się liczbę zapisaną dwójkowo będącą sumą liczb A i B z uwzględnieniem bitu przeniesienia C0.

W aplikacji przewidziano możliwość wprowadzania dowolnych liczb A i B jak również wartości C0 oraz prześledzenie reakcji sumatora na różne kombinacje (H/L) sygnałów wejściowych, co odzwierciedlają odpowiednie liczby przedstawione w zapisie dwójkowym i dziesiętnym.

Do wprowadzania danych służą przyciski <H/L> (czerwone/niebieskie). Kliknięcie <+5 V> powoduje wyjście z programu.

A 2.52 Komparator 74LS85.exe

Aplikacja A 2.52 stanowi uzupełnienie do rys. 2.101. W aplikacji pokazano symbol graficzny z topografią wyprowadzeń oraz tablicę stanów komparatora 74LS85 przeznaczonego do porównywania dwóch liczb dwójkowych A i B. W rezultacie porównania liczb A i B na wyjściach komparatora są generowane następujące się stany:

0x08 graphic

W aplikacji przewidziano możliwość wprowadzania dowolnych liczb A i B, jak również wartości WY_A=B , WY_A<B i WY_A>B oraz prześledzenie reakcji komparatora na różne kombinacje (H/L) sygnałów wejściowych wprowadzanych zgodnie z tablicą stanów, co odzwierciedlają stany na odpowiednich wyjściach.