Zdroj akustického signálu

schéma zdroje akustického signáluZapojení může být upraveno jak generátor dvou tónů, anebo jednoho tónu přerušovaného. Jsou zde použity dva klopné obvody z hradel NAND, z nichž jeden trvale kmitá s kmitočtem asi 3 kHz a druhý klopný obvod jej ovládá. Pokud je zapojen R3 a na výstupu hradla Hr1 je log 0, je kmitočet klopného obvodu HR3 a HR4 jiný, než když je na výstupu obvodu HR1 log. 1. Získáme tak signál dvou postupně se měnících tónů.
Jestliže rezistor R3 vyzkratujeme spínačem S, bude obvod periodicky zapínán a vypínán. Výsledkem tedy bude přerušovaný tón.
Na výstupu je připojen jednoduchý zesilovač tvořený tranzistorem T pro telefonní sluchátkovou vložku 50 (2x27) ohmů. Napájecí napětí je stabilizované na napětí 5 V. Odběr ze zdroje je asi 40 mA. Pokud zapojíme místo sluchátka piezoelektrický měnič, je nutné kmitočet Hr3 a Hr4 přesně nastavit na rezonanční kmitočet pieza (obvykle 3-4 kHz).

Výpočet součástek pro jiný kmitočet:
Zadání:
navrhněte astabilní klopný obvod (multivibrátor) s opakovací frekvencí fo = 1 kHz složený z členů Hr1 a Hr2. Platí, že rezistory R1=R2=1k, kondenzátory C1=C2
Opakovací kmitočet: fo=1 / RC [Hz; ohmů, faradů]
Po úpravě: C=1 / foR [faradů; Hz, ohmů]

Integrované obvody TTL

Stejně jako ostatní integrované obvody, i obvody TTL jsou mikroelektronickými stavebními prvky v elektronice. Název pro TTL může volně znít jako “tranzistorově tranzistorová technika”.
Činnost logického členu NAND
Různé typy hradel NAND se liší většinou jen počtem emitorů vstupního tranzistoru. Zapojení logického členu NAND se dvěma vstupy je na obrázku. Hradla tohoto logického členu obsahuje např. obvod MH7400 (5400, 8400). Integrovaný obvod obsahuje čtyři dvojvstupová hradla, z nichž každé vykonává logickou funkci vyjádřenou rovnicí Y = A . B.NAND

Princip činnosti
Všechny čtyři tranzistory jsou vodivosti NPN a jsou galvanicky navzájem propojeny. Vstupní tranzistor nemá emitory zapojeny, takže jím proud neprochází (T1 je uzavřen). Pokud emitor uzemníme, pak vlivem kladného napětí přivedeného přes R1 na bázi se tranzistor T1 otevře. Poteče jím proud do tranzistoru T2. Ten dostává signál ze vstupního T1, ke kterému je galvanicky připojen.
Na velkém odpor v emitoru vzniká průtokem proudu úbytek napětí, je-li T2 otevřen. Téměř stejně velké odpory v kolektoru a emitoru způsobují, zesílení T2 je rovno jedné. T2 tedy nezesiluje. U dvojice T3 a T4 je patrné, že bude pracovat vždy pouze jeden z nich. Záleží na tom, jak velké kladné napětí a v jakém okamžiku přijde na báze těchto tranzistorů. K otevření T4 stačí mnohem menší kladné napětí (přibližně 0,7 V) než pro otevřen
í T3, vzhledem k uzemněnému emitoru T4. Báze T3 musí tedy dostat mnohem větší kladné napětí, aby se tranzistor otevřel a tekl jím proud.

Vznik logické nuly
Protože je výstup Y připojen mezi oba zmíněné tranzistory T3 a T4, je zároveň spojen s kolektorem T4. Pokud se T4 otevře, kolektor bude nyní na takřka stejném potenciálu jako emitor. Emitor má nulový potenciál, a tak přibližně stejný potenciál bude i na kolektoru. Na výstupu Y bude log.0.
Pokud T4 je uzavřen, obvod emitor - kolektor představuje velký odpor. Výstup Y je tak od nulového potenciálu oddělen. Naopak vede T3, takže jeho emitor a kolektor mají přibližně stejný potenciál. Jedná se o potenciál blízký napájecímu napětí +. V obvodu je sice zařazena dioda a velmi malý kolektorový odpor, ale dioda je však nyní pólována v propustném směru, takže její odpor je zanedbatelný. Na výstupu Y je proto kladné napětí blízké napájecímu napětí - úroveň logická l.

Činnost na jednotlivých tranzistorech


Na vstup nebo na více vstupů je připojena logická 0

Tl : na emitoru je log.0 (to je jakoby byl uzemněn). Protože se na bázi trvale přivádí kladné napětí přes odpor Rl, tranzistor se úplně otevře (otevře se přechod emitor – kolektor) a tranzistorem prochází proud. Mezi emitorem a kolektorem je malý odpor, takže kolektor má rovněž nulový potenciál.
T2 : báze je spojena s kolektorem T1, na kterém je nulový potenciál. Proto je T2 uzavřen, proud odporem R3 neprotéká. V tom případě je emitor na nulovém potenciálu. Rezistorem R2 proud rovněž neprochází, proto je na kolektoru stejné napětí jako na zdroji, to je +5V.
T3
: Báze je spojena s kolektorem T2 (plné napětí zdroje). Tranzistor je proto úplně otevřen a na výstupu Y je kladné napětí. Nebude to však 5V jako přímo na zdroji. Bude menší o úbytek na obvodu emitor - kolektor asi o 0,7 V a ještě o úbytek napětí na diodě. Celkově bude menší asi o 1,5 V, takže na výstupu Y bude okolo 3,5 V.
T4 : Báze je připojena na emitor T2, kde je nulové napětí, tranzistor je uzavřen.

Na vstup nebo více vstupů je připojeno k úrovni log.l
Tl : K emitoru je přivedena úroveň log.l, pak je emitor kladnější než báze, kde je 0,7 V a T1 se proto uzavře. Přechod báze - kolektor je však otevřený, a tak přes něj a přes odpor R1 se kladné napětí dostává na bázi T2.
T2 : Kladným napětím na bázi se T2 otevírá a odporem R3 v emitoru teče proud. Vytváří se na něm napětí, to znamená, že kladný pól je na opačném vývodu než který je připojen k zemi. Na emitoru je tedy kladné napětí. Proud teče i odporem R2 a o úbytek na tomto kolektorovém odporu poklesne napětí na kolektoru. V otevřeném tranzistoru se napětí na kolektoru liší jen málo od napětí na emitoru.
T3 : Na bázi přichází z kolektoru T2 kladné napětí, je však příliš malé, než aby stačilo k otevření tranzistoru - T3 je uzavřen.
T4 : Báze, která je spojena s emitorem T2, dostává kladné napětí přibližně stejné velikosti jako báze T3, avšak pro T4 je postačující, a proto se tranzistor otevírá naplno. Obvod emitor - kolektor vykazuje malý odpor, takže na kolektoru je napětí blízké nulovému napětí emitoru. (na kolektoru je jen saturační napětí, což je přibližně 0,3 = 0,5 V). Pro logické obvody to představuje log.0. Přechod báze - emitor u T4, který je paralelně připojen k emitorovému odporu R3, je nyní otevřen, tedy ve vodivém stavu. Zkratuje tak emitorový odpor, a tím se výrazně zvýší zesílení T2, přibližně stokrát.

 

ZPĚT