Zaloguj się
Wszystkie
6 października 2023
840
Zasada działania układu
Przerzutniki są podstawowymi układami elektroniki cyfrowej. Za pomocą przerzutnika można „zapamiętać” obecność chwilowego implusu napięcia. Przerzutnik jest więc elektroniczną pamięcią zdolną do przekształcenia pojawienia się chwilowego impulsu w „wieczny” stan na wyjściu. Istnieją setki cyfrowych układów scalonych zawierających różne wersje przerzutników. Używanie op-ampa do tej funkcji nie jest więc takie oczywiste.
Niemniej jednak, czasami może być bardziej ekonomicznie zbudować przerzutnik z op-ampa, zamiast stosować jeden z wielu cyfrowych układów scalonych. Szczególnie teraz, gdy na rynku jest wiele układów scalonych zawierających cztery identyczne op-ampy, często pojawia się praktyczna sytuacja, w której zostaje nam op-amp i jednocześnie potrzebujemy przerzutnika. Wtedy oczywiście bardziej opłaca się zastosować niewykorzystany op-amp.
Schemat podstawowy
Podstawowa realizacja op-ampa jako przerzutnika została pokazana na schemacie poniżej. Wejście dodatnie op-ampa jest połączone z wyjściem za pomocą dzielnika rezystorowego. Jest to ta sama konfiguracja, jak w przypadku generatora przebiegu prostokątnego! Nawiasem mówiąc, w tym samym celu: aby ustalić napięcie na wyjściu na poziomie jednego z napięć zasilania, dopóki coś nie stanie się na wejściu ujemnym. Tym „czymś” w naszym przypadku jest pojawienie się wąskiego impulsu dodatniego lub ujemnego.
Możesz to zasymulować używając ponownie dwóch baterii 9 V połączonych szeregowo, które w tym kursie były już kilkakrotnie używane do podawania dodatnich lub ujemnych impulsów. Podłącz plus jednej baterii do minusa drugiej baterii. Połącz ten punkt z masą twojej płytki eksperymentalnej. Przylutuj dwa pozostałe bieguny baterii do dwóch przycisków. Drugie końcówki przycisków idą razem do wejścia odwracającego op-ampa. To wejście jest również połączone z masą przez rezystor R1. Jeśli krótko naciśniesz przycisk S1, podłączony do dodatniego bieguna baterii, pojawi się impuls +9 V. Gdy naciśniesz drugi przycisk, pojawi się impuls –9 V.
Zwróć uwagę!
Nigdy, przenigdy nie wolno naciskać obu przycisków jednocześnie! Spowodujesz wtedy zwarcie obu baterii, co spowoduje przepływ dość dużego prądu zwarciowego i nagrzanie się baterii.
Działanie układu
Przyjmij, że napięcie wyjściowe op-ampa jest równe dodatniemu napięciu zasilania, gdy napięcie zasilania jest włączone. Sprzężenie zwrotne powoduje, że wejście dodatnie staje się dodatnie w stosunku do wejścia ujemnego. To sprzężenie zwrotne stabilizuje więc sytuację włączenia. Teraz, naciskając S1, przyłóż do wejścia ujemnego impuls dodatni. Napięcie +9 V na tym wejściu jest bardziej dodatnie niż +5 V na wejściu dodatnim, op-amp zmienia stan na wyjściu. Wyjście przechodzi do –10 V, a sprzężenie zwrotne powoduje, że na wejściu dodatnim jest napięcie –5 V. Wejście ujemne jest nadal bardziej dodatnie niż wejście dodatnie, ta sytuacja jest stabilna.
Teraz zwolnij przycisk. Ujemne wejście op-ampa ma potencjał masy. Ale nawet teraz to wejście jest nadal bardziej dodatnie niż napięcie –5 V na wejściu nieodwracającym. Tak więc na wyjściu pozostaje napięcie bliskie ujemnemu napięciu zasilania!
Wniosek
Podanie krótkiego impulsu dodatniego na wejście ujemne powoduje przerzucenie napięcia wyjściowego z +10 V na -10 V. Układ działa jak element pamięci, przerzutnik. Oczywiście można przywrócić układ do stanu początkowego poprzez przyłożenie do wejścia ujemnego impulsu ujemnego.
Chcąc określić ten układ w terminologii układów cyfrowych, można powiedzieć, że op-amp jako przerzutnik odpowiada najprostszej wersji przerzutnika: typu S-R, gdzie funkcje set i reset działają na jedno i to samo wejście, ale żądają przeciwnych polaryzacji. W porównaniu z szeroką gamą dostępnych wariantów przerzutników cyfrowych (R-S, D, J-K, itd.), op-amp ma więc tylko ograniczone zastosowania.
Praca z tabelą prawdy
W układach cyfrowych, takich jak ten przerzutnik, można graficznie pokazać związek pomiędzy wielkościami wejściowymi i wyjściowymi w postaci tzw. tabeli prawdy. W takiej tabeli wpisujesz działanie na wejściu (wejściach) w pierwszej kolumnie (kolumnach) i odnotowujesz odpowiedź wyjścia w ostatniej kolumnie. Nasz przerzutnik jest doskonałym narzędziem do zapoznania się z pojęciem tabeli prawdy. Na rysunku poniżej znajduje się tabela prawdy tego typu przerzutnika.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
