Numer ćwiczenia	1	Tytuł ćwiczenia: Dynamiczne badanie przerzutników
Data wykonania ćwiczenia:	25.03.2014	Nazwisko i imię:
Data oddania sprawozdania:
Numer grupy laboratoryjnej:	12/1

1. Badanie przerzutnika astabilnego zbudowanego z bramek NAND

Częstotliwość sygnału wyjściowego dla układu symetrycznego oblicza się ze wzoru:

$$f = \frac{0.7}{\text{RC}}\left\lbrack \text{Hz} \right\rbrack$$

a dla układu nie symetrycznego oblicza się ze wzoru:

$$f = \frac{1.4}{R_{1}C_{1} + R_{2}C_{2}}\left\lbrack \text{Hz} \right\rbrack$$

Wykonaliśmy trzy pomiary dla różnych parametrów

• R₁ = R₂ = 2 [kΩ] C₁ = C₂ = 22 [nF]

Za pomocą oscyloskopu odczytaliśmy wartości napięć U₁ i U₂ oraz częstotliwość f

U₁ = 3.3 [V]

U₂ = 3.3 [V]

T = 6.1 * 20 = 122 [μs] = 122 * 10⁻⁶ [s]

$$f = \frac{1}{T} = \frac{1}{122*10^{- 6}} = 8.20\ \lbrack kHz\rbrack$$

Dla wartości podanych na schemacie możemy obliczyć częstotliwość generowanego sygnału zgodnie ze wzorem:

$$f = \frac{0.7}{\text{RC}} = \frac{0.7}{2*10^{3}*22*10^{- 9}} = 15.91\ \lbrack kHz\rbrack$$

Błąd względny pomiaru wynosi 48,5%

• R₁ = 2 [kΩ] R₂ = 1 [kΩ] C₁ = C₂ = 22 [nF]

Za pomocą oscyloskopu odczytaliśmy wartości napięć U₁ i U₂ oraz częstotliwość

U₁ = 3.3 [V]

U₂ = 3.3 [V]

T = 5 * 20 = 100 [μs] = 100 * 10⁻⁶ [s]

$$f = \frac{1}{T} = \frac{1}{100*10^{- 6}} = 10\ \lbrack kHz\rbrack$$

Dla wartości podanych na schemacie możemy obliczyć częstotliwość generowanego sygnału zgodnie ze wzorem:

$$f = \frac{1.4}{R_{1}C_{1} + R_{2}C_{2}} = \frac{1.4}{2*10^{3}*22*10^{- 9} + 1*10^{3}*22*10^{- 9}} = 21.21\ \lbrack kHz\rbrack$$

Błąd względny pomiaru wynosi 52.9%

• R₁ = R₂ = 2 [kΩ] C₁ = 220 [nF] C₂ = 22 [nF]

Za pomocą oscyloskopu odczytaliśmy wartości napięć U₁ i U₂ oraz częstotliwość f

U₁ = 3.3 [V]

U₂ = 3.3 [V]

T = 3.3 * 50 = 150 [μs] = 165 * 10⁻⁶ [s]

$$f = \frac{1}{T} = \frac{1}{165*10^{- 6}} = 6.06\ \lbrack kHz\rbrack$$

Dla wartości podanych na schemacie możemy obliczyć częstotliwość generowanego sygnału zgodnie ze wzorem:

$$f = \frac{1.4}{R_{1}C_{1} + R_{2}C_{2}} = \frac{1.4}{2*10^{3}*220*10^{- 9} + 2*10^{3}*22*10^{- 9}} = 2.89\ \lbrack kHz\rbrack$$

Błąd względny pomiaru wynosi 109.6%

1. Przerzutnik T zbudowany z przerzutnika D

Powyżej przedstawiono przebiegi sygnałów dla dwójki liczącej zbudowanej z przerzutnika D, kolejno:

X1 – C (sygnał zegara – czerwony),

X2 – Q (niebieski),

X3 - $\overset{\overline{}}{\mathbf{Q}}$ (zielony),

Można stwierdzić, że przerzutnik reaguje na narastający sygnał zegarowy, zmiana na wyjściu Q zachodzi tylko przy zmianie stanu zegara z sygnału niskiego na wysoki. Oznacza to, że przerzutnik T oparty na przerzutniku D jest wyzwalany zboczem narastającym i potrzebuje dwóch kolejnych impulsów zegarowych aby otrzymać cały jeden okres przebiegu wyjściowego. Możemy też zaobserwować że przerzutnik typu T dzieli częstotliwość przez 2.

1. Przerzutnik T zbudowany z przerzutnika JK

Powyżej przedstawiono przebiegi sygnałów dla dwójki liczącej zbudowanej z przerzutnika JK, kolejno:

X1 – C (sygnał zegara – czerwony),

X2 – Q (niebieski),

X3 - $\overset{\overline{}}{\mathbf{Q}}$ (zielony),

Z przebiegów można wywnioskować, że przerzutnik reaguje na zmianę sygnału zegarowego ze stanu wysokiego na niski, czyli jest przerzutnikiem ze zboczem opadającym. Tak samo jak przerzutnik zbudowany z przerzutnika D potrzebuje dwóch kolejnych cykli zegara aby wygenerować jeden całkowity okres na wyjściu Q. Inaczej, mówiąc, generuje sygnał o częstotliwości dwa razy mniejszej niż zegar. Możemy też zaobserwować że przerzutnik typu T dzieli częstotliwość przez 2.

1. Wnioski

Częstotliwość oraz okres drgań przerzutników astabilnych są zależne od wartości rezystancji oraz pojemności wchodzących w skład struktury układu. Przykładowo: zmiana rezystancji jednego z oporników prowadzi do zmniejszenia okresu oraz zwiększenia częstotliwości drgań (wyraża to zależność f=1/T). Budowa przerzutnika typu T może być zrealizowana na różne sposoby. Na podstawie przeprowadzonych ćwiczeń możemy powiedzieć, że w razie konieczności zastosowania przerzutnika T wyzwalanego narastającym zboczem sygnału zegarowego – zastosujemy układ oparty na przerzutniku typu D. W przeciwnym przypadku (gdy zależy nam na wyzwalaniu zboczem opadającym) – należy wykorzystać układ oparty na przerzutniku typu JK