+ All Categories
Home > Documents > Circ Electr de Tip Digital

Circ Electr de Tip Digital

Date post: 19-Jul-2015
Category:
Upload: zdrevitpaul1
View: 137 times
Download: 0 times
Share this document with a friend

of 30

Transcript

COLEGIUL TEHNIC ,,DIMITRIE LEONIDA IASI

Profesor ndrumtor: Boldea Alida

Absolventa: Parfene Alexandru Zdrevit Paul CLASA a X-a A

2012

0

1

Cap.1. Generaliti...................................................4 1. 1 Sisteme de numeraie....................................................................4 Cap. 2. Circuite electronice combinaionale i secveniale..................6 2.1 Pori logice.....7 2.2 Circuite logice cu mai mult de dou intrri....8 2.3 Codificatoare i decodificatoare.9 2.4 Multiplexoare/demultiplexoare.................................................... 12 2.5 Circuite basculante utilizate ca circuite logice.............................13 2.6 Numrtoare................................................................................. 20 2.7 Registre........................................................................................ 22

Bibliografie.26 ANEXE...............................................................................................27

2

Cap. 1 Generaliti. Circuite electronice de tip digitalDispozitivele analogice sunt acele dispozitive la care semnalul la ieire variaz continuu, chiar i atunci cnd la intrare semnalul este variabil n trepte. Semnalele digitale (numerice), au variaii n trepte i, n cele mai multe cazuri, acestea au numai dou niveluri: - nivelul nalt, asociat de regul cu tensiunea de + (5 15) V - nivelul sczut, asociat valorii de 0 V. Dispozitivele la care se folosesc semnale digitale sunt dispozitive digitale, sau numerice. n general, pentru generarea i prelucrarea semnalelor digitale, se utilizeaz circuite integrate. Semnalul numeric reprezint deci o succesiune a dou niveluri de tensiune, bine determinate. La circuitele integrate logice de tip TTL, nivelul nalt este asociat tensiunii de + 5 V, pe cnd, pentru unele circuite de tip CMOS, el este asociat tensiunii de + 15 V. Nivelurile logice pentru cele dou tipuri de circuite integrate sunt reprezentate n figura 1. Pentru generarea semnalelor numerice se folosesc circuitele basculante monostabile, bistabile i astabile.

Fig. 1 Determinarea nivelurilor logice pentru circuitele integrate TTL i CMOS

1.1. Sisteme de numeraie n sistemul zecimal, pentru reprezentarea numerelor, se folosesc 10 cifre, 0, 1, ... 8, 9, sistemul fiind numit i sistem de numeraie cu baza 10. Electronica digital folosete, din mai multe motive, sistemul de numeraie binar (cu baza 2), cu numai dou cifre, 0 i 1. n orice sistem de numeraie, cu baza b, un numr se reprezint printr-o succesiune de cifre, locul fiecrei cifre fiind numit rangul r al cifrei respective, acesta fiind egal cu 0, 1, 2, ... , ncepnd cu cifra aflat la dreapta i continund cu cele aflate la stnga ei, n ordine. r Ponderea rangului este egal cu b . n

3

Fig. 2 Ponderea rangurilor n sistemul binar (a), transformarea numerelor binare n numere zecimale (b) i transformarea numerelor zecimale n numere binare (c)

figura 2.a sunt date ponderile primelor 10 ranguri n sistemul binar. Transformarea numerelor binare n numere zecimale se face pe baza figurii 2.b. Ca exemplu, este considerat numrul 110011. ncepnd de la punctul binar (echivalent cu virgula din scrierea numerelor zecimale), se scrie sub fiecare cifr binar ponderea rangului su, conform figurii 6.2.a, se adun aceste ponderi, rezultatul fiind numrul zecimal cutat (51). Transformarea invers se face conform procedurii reprezentate n figura 2.c (unde s-a luat drept exemplu numrul zecimal 13). Numrul zecimal se mparte la 2, restul obinut fiind valoarea rangului cu ponderea 1. rezultatul mpririi se mparte din nou la 2, noul rest fiind valoarea rangului cu ponderea 2. Se continu n acest fel, pn cnd rezultatul mpririi este mai mic dect 2. n figura 3 este prezentat schema bloc a dispozitivului electronic ce realizeaz transformarea numerelor zecimale n numere binare, (proces numit codificare) i invers (proces numit decodificare).

Fig. 3 Sistemul de codificare i decodificare pentru transformarea numerelor zecimale n numere binare i invers

n general, dispozitivele electronice digitale utilizate n calculatoarele electronice "neleg" numai numerele binare. Exist unele situaii n care se folosete sistemul de numeraie cu baza 16 (hexazecimal), cu cifrele 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E i F. n tabelul 1 sunt reprezentate codurile binare i hexazecimale ale4

numerelor zecimale de la 1 la 17. Reprezentarea hexazecimal a numerelor are avantajul c, prin utilizarea acestuia, se poate realiza transformarea nemijlocit a numerelor binare cu 4 ranguri. De exemplu, F n sistemul hexazecimal corespunde numrului binar cu 4 ranguri 1111. Codurile hexazecimale se folosesc de obicei pentru reprezentarea numerelor binare multirang. Astfel, numrului hexazecimal A6, i corespunde numrul binar cu 8 ranguri 10100110. Sistemul hexazecimal se folosete frecvent la schemele cu microprocesoare pentru reprezentarea numerelor binare cu 8 i 16 ranguri. Dup cum se poate constata din tabelul din figura 1, scrierea "10" poate reprezenta 2, 10 sau 16 obiecte, dup cum sistemul de numeraie este binar, zecimal sau hexazecimal. Pentru evitarea confuziilor n cazul utilizrii concomitente a mai multor sisteme de numeraie, numerele se scriu cu indicarea bazei de numeraie ca indice n dreapta-jos: 1010, 102, 1016. Transformrile numerelor dintr-un sistem de numeraie n altul reprezint operaii tipice n microprocesoare. Tabelul 1

Fig. 4 Transformarea numerelor hexazecimale n numere binare (a) i invers (b)

5

Ca exemplu, se prezint transformarea numrului C316 n numr binar (figura 4.a) i transformarea numrului binar 111010102 n numr hexazecimal (figura 4.b).

Cap. 2 Circuite electronice combinaionale i secveniale.2.1 Pori logice. Porile sunt circuite electronice simple care realizeaz operaii logice. Algebra boolean, numit i algebra logicii binare, opereaz cu variabile care pot avea numai dou valori numerice, 0 i 1, crora le corespund valorile logice NU, FALS, sau NIMIC, respectiv DA, ADEVRAT, sau TOT. Operaiile logice de baz sunt urmtoarele:POARTA SAU/ SAU NU Tabel de adevr:A B A+B Variabile logice de intrare Suma Logic Suma Logic negat

Simbol :A B A+B

Fig.5

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

A+B 0 1 1 1

A +B 1 0 0 0

POARTA I/ I NU Tabel de adevr:A Variabile logice de intrare Produsul Logic Produsul Logic negat

Simbol :

B

AxB

A B

AxB

A 0 0 1 1

B 0 1 0 1

AxB 0 0 0 1

AxB 1 1 1 0

Fig. 6

6

POARTA NU A A = 1 Tabel de adevr:Variabila logic de intrare Complementare

Simbol :

A Fig. 7

A

A 0 1

A 1 0

Alte circuite logice folosite sunt: I-NU, SAU-NU, SAU-EXCLUSIV, SAU-NUEXCLUSIV.

2.2 Circuite logice cu mai mult de dou intrri. n unele situaii, circuitele analizate anterior pot dispune de mai multe intrri, aa cum este cazul exemplului urmtor, reprezentnd circuitul logic I cu trei intrri, expresia boolean a funciei realizate de acest circuit, reprezentarea lui i tabela de adevr fiind date n figura 8.a,b. i n acest caz, circuitul poate fi sintetizat pe baza unor pori elementare (figura 8.e). n figura 8.g este artat sinteza cu pori elementare a circuitului SAU cu 4 intrri, simbolul i tabelul de adevr al acestui circuit fiind date n figura 6.13c,d. Pentru sinteza circuitului SAU cu 3 intrri se folosesc circuite SAU cu 2 intrri (figura 8.h), care, la rndul lor pot fi sintetizate cu pori elementare. Sinteza circuitului I cu 4 intrri este prezentat n figura 8.i.

Fig. 8 Circuite logice cu mai multe intrri i sinteza acestora

7

Circuitele logice se realizeaz sub form integrat, n familii, cum este cazul integratelor din familia bipolar, sau al celor din familia CMOS, aspectul exterior fiind determinat de tipul carcasei i de modul de dispunere a terminalelor. Cea mai rspndit variant constructiv este reprezentat n figura 9.a,b (capsul TO 116), dispunerea terminalelor fiind exemplificat n cazul circuitului TTL CDB 400 (7400), cuprinznd 4 pori elementare, n figura 9.c.

Fig. 9

2.3 Codificatoare i decodificatoare. Codificatoare. n electronica digital, numerele zecimale sunt reprezentate sub forma lor binar, aplicaia care stabilete legtura respectiv reprezentnd aa numitul cod binar-zecimal (BCD Binar Code Decimal). Codificarea este necesar n acest caz datorit faptului c lucrul n sistemul binar, n care se opereaz cu numai dou valori (0 i 1) este mai sigur dect n cel zecimal, n care se opereaz cu 10 valori (cifrele zecimale 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9). Codificarea este necesar i datorit altor motive, cum este cel privind corecia erorilor la transmiterea de date. Codificatoarele sunt circuite logice combinaionale care furnizeaz la ieire un cuvnt binar de n bii atunci cnd una din cele m intrri ale sale este activat. Deci, codificatorul este un circuit logic combinaional folosit pentru a transforma un numr zecimal n numr codificat ntr-o form n care sistemul electronic digital l poate utiliza, el fiind plasat la interfaa ntre sistemul electronic digital i utilizatorul uman, pentru adaptarea sistemelor de numeraie respective. Codificatorul este de fapt o matrice de circuite SAU. Schema bloc a unui astfel de codificator este prezentat n figura 10.a, n figura 10.b fiind dat tabelul de adevr al circuitului. Pe baza acestuia, se poate concepe schema logic (figura 10.c), precum i schema practic, cuprinznd i diode luminescente pentru afiarea n sistem binar a numrului codificat (figura 10.d).

8

Fig.10 Codificator pentru codificarea numerelor zecimale n numere binare (cod 8421) (a), tabela sa deadevr (b), schema logic a codificatorului (c) i schem de realizare practic (d)

Codificatorul zecimal- binar are un numr de 10 intrri i 4 ieiri, la intrare se aplic datele n sistem zecimal iar la ieire apar datele codificate n binar Transformarea unui numr zecimal n codul BCD este realizat conform tabelului de adevr de mai jos: I 0 (i0) 1 (i1) 2 (i2) 3 (i3) 4 (i4) 5 (i5) 6 (i6) 7 (i7) 8 (i8) 9 (i9)23 22 21

A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

B 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0

C 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

20 D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

Notm cu i0, i1, i2, i3, i4, i5, i6, i7, i8, i9 intrrile n codificator i cu A, B, C, D ieirile.2

Decodificatoare Decodificatoarele sunt circuite logice combinaionale cu n intrri i 2 n ieiri. Dac la intrrile decodificatorului se aplic o anumit combinaie logic numai una dintre ieiri este activat.9

Deci, decodificatorul (figura 11.a) este un circuit logic combinaional care realizeaz funcia invers celei pe care o realizeaz codificatorul, adic trecerea numerelor binare n forma lor zecimal.

Fig. 11 Decodificator (a); decodificator-formator (b)

Aceste circuite sunt matrice de circuite I. n practic, datorit acelorai motive ca i la codificatoare, ieirile sunt active la nivelul logic sczut (zero), prin utilizarea circuitelor logice I-NU. Circuitul cel mai utilizat ca decodificator este circuitul TTL de tip 7447 (CDB 447), care este un decodificator-formator, el cuplndu-se direct cu un circuit de afiaj cu apte segmente (figura 12). Numrul n cod 8421 care trebuie decodificat se aplic la intrrile D, C, B, A, semnalele pentru comanda afiorului cu 7 segmente fiind obinute la ieirile a, b, c, d, e, f, g ale decodificatorului.

Fig. 12 Dispozitiv de afiare cu 7 segmente

Decodificatorul binar- zecimal are un numr de 4 intrri i 10 ieiri. Fiecrei combinaii de 0 i 1 la intrare, i corespunde un 1 pe o singur ieire. Decodificatorul binar/zecimal/7 segmente este utilizat cnd cifrele zecimale, n vederea afirii sunt realizate din segmente. Se face astfel trecerea de la cuvintele binare ale intrrii (A, B, C, D) la cuvintele de ieire care s comande segmentele a, b, c, d, e, f, g, sintetiznd cifrele de la 0 la 9. Tabelul de adevr corespunztor decodificatorului binar-zecimal este:

10

Numr zecimal

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

2 A 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

3

INTRRI 22 21 B C 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0

2

0

0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 a

1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

2 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

3 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

IEIRI 4 5 6 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

7 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

8 9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

f e d

g c

b

Tabelul de adevr corespunztor decodificatorului binar-zecimal/7 segmente este:Numr zecimal

23 A0 0 0 0 0 0 0 0 1 1

22 B0 0 0 0 1 1 1 1 0 0

21 C0 0 1 1 0 0 1 1 0 0

20D 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1

a

b

c

d

e

f

g

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 0 1 1 0 1 0 1 1 1

1 1 1 1 1 0 0 1 1 1

1 1 0 1 1 1 1 1 1 1

1 0 1 1 0 1 1 0 1 1

1 0 1 0 0 0 1 0 1 0

1 0 0 0 1 1 1 0 1 1

0 0 1 1 1 1 1 0 1 1

2.4 Multiplexoare/demultiplexoare Multiplexoarele sunt circuite logice combinaionale care permit transmiterea datelor de la una din cele n intrri la o cale de ieire unic. Multiplexoarele au: n intrri de selecie, 2n intrri de date i o singur ieire.11

Intrri de selecie

A1 A2 I1 I2 I2nFig. 13

An

Intrri de date

MULTIPLEXOR

E

Ieire

Demultiplexoarele sunt circuite logice combinaionale care permit transmiterea datelor de la o intrare unic, la una din cele 2n ieiri.

Intrri de selecie

A1 A2

An E1 E2 Ieiri E2nFig. 14

Intrare de date

I

DEMULTIPLEXOR

2.5 Circuite basculante utilizate ca circuite logice. Pentru generarea direct a impulsurilor se folosete frecvent o categorie mare de circuite electronice, numite circuite basculante. Aceste circuite se caracterizeaz obinuit printr-o funcionare care are loc n dou etape diferite. ntro etap se produc variaii rapide ale tensiunilor i curenilor, etap care dureaz, de obicei, un timp foarte scurt i poart numele de etap de basculare i o etap n care tensiunile i curenii variaz foarte lent, sau rmn eventual neschimbai. De obicei, circuitele basculante sunt realizate cu ajutorul unor dispozitive semiconductoare introduse prin scheme cu reacie. Bucla de reacie funcioneaz n etapa de basculare i este ntrerupt n cealalt etap. Circuitele basculante pot fi clasificate dup numrul strilor stabile distincte, n care se pot gsi astfel: - circuite basculante astabile; - circuite basculante bistabile; - circuite basculante monostabile. Circuitele basculante astabile trec automat dintr-o stare n alta, stri care dureaz intervale de timp bine determinate. Trecerea dintr-o stare n alta nu este12

provocat de impulsuri aplicate din exterior. Acest circuit transform tensiunea continu ntr-o succesiune de impulsuri de form dreptunghiular i durat fix. Circuitele basculante bistabile pot rmne un timp orict de lung n una din cele dou stri stabile pe care le pot avea. Trecerea dintr-o stare n alta este provocat prin aplicarea unui impuls scurt de comand din exterior. Circuitele basculante monostabile au o singur stare stabil n care pot rmne un timp nedefinit. La aplicarea unui impuls din exterior, n perioada stabil, aceste circuite trec ntr-o nou stare care dureaz un interval de timp bine determinat dup care revin la starea stabil anterioar. n afar de circuitele basculante menionate mai sus, mai exist i alte tipuri de generatoare de impulsuri care au o funcionare mai aparte. Acestea sunt: - circuitul basculant autoblocat denumit uneori i blocking generator, circuit ce este capabil s furnizeze impulsuri foarte scurte, de amplitudine foarte mare; - circuitul basculant Schmitt, denumit i trigherul Schmitt, circuit capabil s transforme variaii foarte lente ale tensiunii de intrare n impulsuri dreptunghiulare cu fronturi foarte abrupte. Circuitul basculant astabil

Fig. 15 Schema de principiu a unui circuit basculant astabil. Circuitul multivibrator astabil este un oscilator RC, denumit i oscilator de relaxare. Un oscilator de relaxare utilizeaz unul sau mai multe condensatoare, care prin timpul lor de ncrcare i descrcare, prin rezistene, produc la ieire o tensiune variabil de form dreptunghiular sau o succesiune de impulsuri dreptunghiulare. Acest circuit sau generator de impulsuri se utilizeaz pentru producerea semnalelor de sincronizare necesare n aproape toate instalaiile electronice de automatizri sau calcul. Din acest motiv el este denumit i ceas sau orologiu, de unde semnalele produse se numesc semnale de sincronizare, de ceas,de orologiu sau de tact. Multivibratorul astabil produce la ieire un semnal de form aproximativ dreptunghiular i frecven fix. El este utilizat pentru comanda vitezei de desfurare a operaiilor pe care le realizeaz instalaiile electronice de automatizare i calcul.

13

Circuitul basculant astabil simetric cu tranzistoare Funcionarea circuitului. Circuitul prezentat n figura 15 este un circuit oscilator n adevratul sens al cuvntului, deoarece oscilaiile iau natere prin existena reaciei pozitive existent ntre ieirea i intrarea circuitului. Pentru a nelege funcionarea circuitului, vom merge din aproape n aproape, desennd circuitul din figura 15, format din dou pri, conform figurii 16, a i b. n figura 16, a se prezint prima parte din care este format acest circuit, adic tranzistorul Q1 i toate componentele aferente circuitului su. n figura 16, b se realizeaz acelai lucru, ns pentru circuitul tranzistorului Q2.

a

b

Fig. 16 Circuitele componente ale schemei prezentate n figura 15

Se observ c circuitul din care face parte Q1 este un amplificator inversor, n configuraia emitor comun, amplificnd astfel orice semnal ce i se aplic pe baz, dac prin polarizare punctele de funcionare a tranzistorului se afl n regiunea activ sau liniar. Se presupune c, ntr-adevr, punctul de funcionare se afl n regiunea liniar, c amplificarea etajului este 10 i c pe baza lui Q 1 se aplic un semnal de +1V. Acesta pozitiveaz i mai tare dioda emitor-baz, curentul de colector va crete, ceea ce va duce la scderea tensiunii de pe colector cu 10 V. Se consider acum circuitul lui Q2 care este identic cu circuitul lui Q1 i este deci tot un amplificator inversor. Se presupune, ca mai sus, c punctul de funcionare al lui Q2 este tot n regiunea activ i c amplificarea etajului este tot de 10. Se observ ns c variaia de tensiune 10V de pe colectorul lui Q 1 se aplic pe baza lui Q2. Fiind o variaie de tensiune, ea se va transmite integral prin CC1. n acest moment, faza lui Q2 va fi polarizat cu o tensiune spre negativ de 10 V. O tensiune mai puin negativ pe baza lui Q2 va avea ca rezultat o oarecare nchidere a diodei emitor-baz, deci va produce o micorare a curentului colector, care fiind mai mic va produce o cdere de tensiune mai mic pe RC2. Ca urmare, VC2, n urma amplificrii etajului, va crete spre pozitiv cu +10 V. Aceti cureni de +10 V se aplic ns pe baza lui Q1. Se vede deci clar c reacia pozitiv a circuitului (necesar apariiei oscilaiilor) deoarece semnalul de la ieire, respectiv tensiunea de colector a lui Q2, se aplic n faz pe intrarea circuitului (baza lui Q1) cu semnalul de intrare aplicat iniial.14

S-a precizat anterior c prin aplicarea unui semnal care deschide tranzistorul Q1, acesta l va amplifica i inversa i l va aplica pe baza lui Q2, acionnd n sensul nchiderii acestuia. Acest fenomen se repet pentru tensiuni de amplificat din ce n ce mai mari pn cnd Q1 va fi complet deschis (saturat), iar Q2 complet nchis (blocat). Pentru Q1 saturat i Q2 blocat, circuitul se afl n aceast stare numai un timp dat, dup care Q1 se blocheaz i Q2 se satureaz, acestei stri urmndu-i din nou prima, dup aceeai perioad de timp. Practic, perioada de tranziie ntre cele dou stri ale circuitului este foarte scurt, astfel nct tensiunea pe colectorul lui Q1 sau Q2 (VC1 i respectiv VC2), vor avea o form de und dreptunghiular care va varia ntre +VCC (blocat) i 0 V (saturat). Circuitul din figura 15 se poate foarte bine compara cu circuitul din figura 17, cu formele de und corespunztoare punctelor A i B. n acest circuit tranzistoarele au fost nlocuite comutatoarele C1 i C2. Trebuie precizat c niciodat ambele comutatoare nu pot fi nchise sau deschise n acelai timp.

Fig. 17 Circuitul basculant astabil prezentat sub form de circuit cu comutatoare

Pn acum, asupra acestui circuit se cunosc urmtoarele: n momentul aplicrii tensiunii de polarizare, unul din tranzistoare va intra n saturaie, iar celalalt se va bloca automat, iar dup un anumit timp situaia se va inversa, tranzistorul blocat va intra n conducie i se va satura, iar cellalt se va bloca. Dac Q1 este saturat, conduce tensiunea sa de colector VC1=0 V prin emitorul pus la mas. Deci, n punctul A tensiunea este zero. Pe de alt parte, Q2 este blocat i deci tensiunea sa de colector VC2 =+VCC = +12 V. Placa din dreapta a condensatorului CC2 este la potenialul +12 V, deoarece este conectat n punctul B care este de fapt si colectorul tranzistorului Q2 (blocat). Placa din tanga lui CC2 este la potenialul 0 V, prin baza tranzistorului saturat Q1, astfel nct acest condensator va fi ncrcat cu o diferen de potenial de 12 V, atta timp ct Q2 este blocat. Dac se presupune acum c Q2 ncepe s conduc, acesta va intra n saturaie ntr-o perioad foarte scurt de timp, datorit reaciei pozitive a circuitului. Dar CC2 nu are timp s se descarce n aceeai perioad de timp i posed aici o diferen de potenial de 12 V. Deoarece aceast diferen de 12 V rmne, iar placa din dreapta este pus la pmnt prin colectorul lui Q2 n saturaie, placa din stnga se va15

schimba brusc pe 12 V, deoarece un condensator nu-i poate schimba brusc tensiunea la borne. CIRCUITUL BASCULANT ASTABIL ASIMETRIC Formele de und ale circuitului astabil sunt considerate simetrice, deoarece perioada ct tranzistorul Q1 este blocat i Q2 saturat este egal cu perioada ct Q1 este saturat i Q2 blocat. Aceasta este o consecin a simetriei circuitului, adic a identitii paralele a componentelor care l compun. Dac aceste componente nu ar fi simetrice, perioada ct un tranzistor este blocat nu ar mai fi egal cu perioada ct acesta este saturat. n acest caz, formele de und generate nu mai sunt simetrice, iar circuitul se numete multivibrator astabil asimetric.

Fig. 18 Circuit basculant astabil asimetric

Simetria multivibratorului astabil simetric const din egalitatea constantelor de timp, adic RB1CC2 = RB2CC1, adic RB1 = RB2 si CC1 = CC2. Asimetria circuitului prezentat in figura 18 const din faptul c aceste constante de timp nu mai sunt egale. Dup cum se poate observa RB1 RB2, ceea ce duce la : adic : TC1 TC2, RB1CC2 RB2CC1 CIRCUITUL BASCULANT BISTABIL Circuitul basculant bistabil sau multivibratorul bistabil este un circuit care posed dou stri stabile i care este asemntor ca structur i ca principiu de funcionare multivibratorului astabil. ntre cele dou tipuri de circuite exist o mare diferen de funcionare i anume: circuitul basculant astabil nu posed o stare stabil, conducia trecnd alternativ pe un tranzistor sau pe cellalt, pe cnd circuitul bistabil posed dou stri stabile, conducia rmnnd stabil pe un tranzistor pn ce, prin aplicarea unui semnal exterior, conducia va trece pe cellalt tranzistor, circuitul atingnd astfel cea de-a doua stare stabil a sa. Datorit acestui fapt, circuitul bistabil ndeplinete o funcie de memorare.

16

Fig. 19 Schema de principiu a circuitului bistabil (multivibratorul bistabil)

Circuitul de memorare este circuitul al crui semnal de ieire depinde att de semnalul aplicat pe intrare, ct i de starea iniial n care se afl circuitul. Conform celor spuse mai sus, semnalul de ieire al circuitului basculant bistabil va depinde att de semnalul aplicat, ct i de starea iniial a circuitului. Circuitul basculant bistabil este un circuit cu dou stri stabile care produce la ieire impulsuri de form dreptunghiular. Durata strilor stabile depinde de succesiunea impulsurilor semnalului de intrare. Acesta este utilizat ca circuit de memorie, circuit de deplasare, circuit de numrare sau pentru divizarea frecvenei. Dup utilizrile pe care le are, circuitul bistabil este unul din cele mai importante circuite din domeniul electronicii industriale, automaticii i tehnicii de calcul. BISTABILUL DE TIP D (TRIGGER SCHMITT) Bistabilul (triggerul) Schmitt reprezint un circuit basculant cu dou stri stabile de echilibru, avnd ns o schem asimetric. Cuplajul ntre tranzistoare este asigurat din colectorul lui T1 n baza lui T2 prin rezistena R, iar invers, ntre T2 T2, prin intermediul rezistenei Re. Din aceast cauz, circuitul mai este numit circuit bistabil cu cuplaj prin emitor.

Fig. 20 Circuit basculant bistabil Schmitt 17

Funcionarea bistabilului este urmtoarea: se consider n starea iniial T1 blocat i T2 n conducie puternic: la aplicarea la intrare a unui semnal a crui amplitudine depete tensiunea de blocare (nivelul de prag), T1 ncepe s conduc. Tensiunea sa de colector scade, se aplic prin cuplaj rezistiv pe baza lui T2 care i micoreaz conducia, pe rezistena comun RE apare o micorare a cderii de tensiune, determinnd o conducie ns mai puternic a lui T 1, ducnd ntr-un timp extrem de scurt la situaia: T1 saturat, T2 blocat (a doua stare stabil). Starea dureaz pn cnd semnalul exterior scade sub o anumit valoare fa de valoarea de deschidere a tranzistorului T1. n acest caz T1 i micoreaz conducia, determinnd apariia strii iniiale (T1 blocat, T2 saturat). Datorit specificului su de funcionare circuitul basculant bistabil Schmitt poate avea urmtoarele utilizri: Formator de impulsuri pentru un semnal e intrare alctuit dint-o succesiune de impulsuri de polariti diferite; circuitul basculeaz ori de cte ori se schimb polaritatea impulsurilor de intrare; Discriminator de amplitudine a impulsurilor; circuitul basculeaz, deci d semnalul de ieire ori de intrare (de cte ori semnalul de intrare sau impulsurile de intrare depesc tensiunea de prag); Memorator de impulsuri pentru un semnal de intrare alctuit dintr-o succesiune de impulsuri de polariti diferite; circuitul basculeaz ori de cte ori se schimb polaritatea impulsurilor de intrare. Exemplu de circuit astabil.

18

Forma de unda simpl a CA12V

8V

4V

0V

-4V 0s V(R4:1) 10us V(Q2:c) 20us 30us 40us 50us Time 60us 70us 80us 90us 100us

2.6 Numrtoare. Numrtoarele sunt circuite logice secveniale care nregistreaz numrul de impulsuri aplicate la intrare. Ele se realizeaz prin asocierea circuitelor basculante bistabile, avnd rol de celule de memorie binar, cu circuite logice combinaionale, care determin modul corect n care urmeaz ca numrtorul s-i schimbe starea la fiecare nou impuls aplicat la intrare. Clasificarea numrtoarelor se face dup anumite criterii: 1. modul de funcionare (comutare a bistabililor): - asincrone celulele de memorie din care este construit numrtorul nu comut simultan ci aleator; - sincrone celulele de memorie din care este construit numrtorul comut simultan sub aciunea unui impuls de tact aplicat simultan tuturor celulelor. 2. modul de modificare a strilor (coninutului): - directe i cresc coninutul cu o unitate la fiecare impuls aplicat la intrare; - inverse coninutul scade cu o unitate la fiecare impuls aplicat la intrare; - reversibile numr direct sau invers, n funcie de o comand aplicat din exterior. 3. modul de codificare a informaiei: - binare - binar-zecimale - modulo p etc. Numrtoarele se pot realiza cu celule de memorie de tip T care realizeaz o divizare cu 2. Prin interconectarea a n celule de memorie se obine un numrtor cu un numr de stri distincte. Fiecrei stri i vom asocia cte un cuvnt de cod binar de lungime n, reprezentnd coninutul celor n celule binare pentru starea19

dat a numrtorului. Codul n care numr un numrtor va fi dat de succesiunea cuvintelor de cod binar asociate strilor numrtorului. Numrul strilor stabile distincte posibile ale unui numrtor format din n celule binare este 2n. Dac din aceste stri se elimin k stri rezult un numrtor cu p = 2n k stri distincte. Matematic, operaia realizat de numrtor este o operaie modulo p. Capacitatea numrtorului = numrul strilor sale distincte. Factorul de divizare = raportul dintre numrul de impulsuri de la intrare i numrul impulsurilor de la ieire. Observaie. Un numrtor funcioneaz de fapt i ca un divizor de frecven. 1. Numrtor binar asincron direct Schema logic a numrtorului este realizat prin conectarea n cascad a bistabililor de tip JK n configuraie de bistabili de tip T: Q0 Q1 Q2 J0 Q0 CLK0 K0 Q0 1 1Fig. 21

J1 Q1 CLK1 K1 Q1 1

J2 Q2 CLK2 K2 Q2 R

Q0, Q1, Q2, ieirile numrtorului, ne dau starea lui la un moment dat. R este semnalul de Reset, folosit pentru aducerea numrtorului n starea iniial, la 000. Intrrile bistabililor JK sunt toate legate la 1 logic, deci bistabilii vor comuta la fiecare impuls de tact. Tact exterior se aplic doar pe intrarea primului bistabil. Formele de und pentru numrtorul binar asincron direct sunt: CLK Q0 Q1 Q2 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 120

Numrtorul este modulo 8, numrnd direct n binar, de la 000 la 111. El basculeaz pe fronturile descresctoare ale impulsurilor de tact. Dac dorim s obinem valorile numrului n zecimal putem utiliza ieirile numrtorului, Q0, Q1, Q2, ca i intrri ntr-un decodificator binar zecimal. Dezavantajul numrtorului asincron este c timpul de comutare, n cel mai defavorabil caz, este egal cu suma timpilor de comutare a tuturor bistabililor care l compun. Avantajul lui const n simplitatea schemei, realizat doar cu bistabile, prin interconectri directe.

2.7 Registre. Registrele sunt circuite logice secveniale care permit stocarea i/sau deplasarea informaiei codificate binar. Ele se realizeaz din celule de memorie binar (CBB) i din circuite logice combinaionale (CLC), care permit nscrierea, citirea i transferul informaiei. Capacitatea unui registru este dat de numrul celulelor de memorie. Orice informaie binar, care nu depete capacitatea registrului, poate fi nscris prin acionarea corespunztoare a intrrilor (care depinde i ea de natura bistabilelor). Registrele pot s fie de mai multe tipuri: de memorie; de deplasare; combinate; universale. Registrele de memorie memoreaz informaia binar n celule de memorie binar. n fiecare celul de memorie se memoreaz un bit de informaie. ncrcarea se poate face paralel, prin intrrile asincrone, de Set i Reset. Registrele de deplasare sunt cele care realizeaz transferul informaiei. Transferul se poate face: stnga-dreapta; dreapta-stnga; n ambele sensuri. La fiecare impuls de tact coninutul registrului se deplaseaz cu cte o celul (n sensul stabilit). Semnalul de ieire este identic cu cel de intrare, dar ntrziat cu un numr de impulsuri de tact egal cu numrul de celule de memorie din care este format registrul. Exceptnd primul bistabil, ecuaia de stare a unui registru de deplasare stnga-dreapta este dat de relaia: Qi(t+1) = Qi-1(t) c (unde c = impulsul de tact). Exemplu: Registru de deplasare stnga-dreapta cu bistabile JK MS. Q0 Q1 Q2 Q3 SIN J0 Q0 J1 Q1 J2 Q2 J3 Q3 CLK CLK CLK CLK K0 Q0 K1 Q1 K2 Q2 K3 Q3 R R R R Reset CLKFig. 22

21

La fiecare impuls de tact coninutul bistabilului Qi se transfer n bistabilul Qi+1. n bistabilul Q0 se introduce informaia din exterior, iar coninutul ultimului bistabil se pierde. ncrcarea registrului se realizeaz deci n mod serie. Iniializarea registrului se face prin semnalul de Reset, care foreaz toate ieirile registrului n 0 logic. Registrele de deplasare dreapta-stnga i reversibile se realizeaz folosind circuite logice combinaionale suplimentare. Registrele combinate sunt cele care au i funcia de memorare i cea de deplasare. Registrele universale cumuleaz toate funciile: deplasare stnga-dreapta, deplasare dreapta-stnga, ncrcare serie sau paralel a informaiei, citire serie sau paralel a informaiei. RI S0 S1 A B C D LI

CLK

D Q CLK CLR

D Q CLK CLR

D Q CLK CLR

D Q CLK CLR

CLR Q0Fig. 23

Q1

Q2

Q3

Intrrile de selecie S1S0 condiioneaz modul de funcionare a registrului. Avem: S1S0 = 00 pstreaz coninutul nemodificat; S1S0 = 01 deplasare stnga-dreapta; S1S0 = 10 deplasare dreapta-stnga; S1S0 = 11 ncrcare paralel. tergerea registrului se face asincron, prin semnalul CLR.

22

Cap. 3 Norme de tehnica securitii munciiProtecia muncii este o problem de stat, urmrind mbuntirea continu a condiiilor de munc i nlturarea cauzelor care pun n pericol viaa i sntatea oamenilor muncii n procesul de producie. Protecia muncii are un rol nsemnat n organizarea produciei, creterea productivitii muncii i ntrirea disciplinei n producie. Organizarea proteciei muncii este reglementat prin acte normative, ntre care: Legea nr. 5/1965, Decretul 971/1965, HCM 304/1975, Normele departamentale de protecia a muncii n telecomunicaii, cu Ordinul MTTC 1809/ 1979. S-au stabilit o serie de ndatoriri generale, ntre care: - toii oamenii muncii trebuie s-i nsueasc normele de protecie a muncii i s le aplice cu strictee; - trebuie s semnaleze toate defectele instalaiilor sau apariia de situaii periculoase; - s asigure buna funcionare a instalaiilor, uneltelor i ncperilor la care lucreaz; - s foloseasc n timpul lucrului echipamentul de protecie prevzut n normativ, precum i echipamentul de lucru; - s cunoasc msurile de prim ajutor ce trebuie luate n caz de accidentri sau mbolnviri profesionale; - s respecte disciplina la locul de munc, evitnd orice aciune ar duce la accidentri sau pericole; - conducerile ntreprinderilor trebuie s asigure aplicarea msurilor de protecie a muncii pentru toi angajaii lor, inclusiv pentru studeni, elevi i ucenicii aflai n practica de producie; - conducerile ntreprinderilor stabilesc instruciuni proprii de protecie a muncii, extrase din normele departamentale i completate cu msuri suplimentare de protecie, corespunznd specificului locului de munc. Astfel, pentru lucrul n centrele autonome, staiile de frecven atelierele de reparaii i altele cu specific apropiat, se stabilesc ntre altele: - interzicerea depozitrii diferitelor aparate i materiale pe culoarele de trecere sau ntre echipamente; - verificarea periodic a punerii la pmnt a echipamentelor i protecia contra supratensiunilor i supracurenilor (protectoare i bobine termice); - nu se admit n electroalimentarea echipamentelor improvizaii sau fire nndite, dezizolate etc.23

- splarea pieselor i contactelor se face numai cu alcool, pstrat n bidoane mici din tabl; - ciocanele de lipit se vor ine n timpul lucrului n couri metalice de protecie; - se vor folosi numai sigurane fuzibile calibrate; - documentaiile tehnice i alte acte se vor pstra n dulapuri metalice; - stingerea nceputurilor de incendii se va face numai cu stingtoare cu dioxid de carbon (CO2), fiind interzise cele cu spum chimic, ap sau nisip; - se vor verifica periodic toate punctele de conexiune (mbinri, borne) pentru asigurarea contactelor stabile la instalaiilor de electroalimentare; - toate interveniile la electroalimentare vor fi fcute numai de personal calificat i autorizat i numai dup scoaterea de sub tensiune; - se interzice folosirea focului deschis sau a corpurilor incandescente n slile de acumulatoare; - slile de acumulatoare vor fi prevzute cu ventilaie eficient; - toate uneltele de lucru trebuie s fie n bun stare, fr improvizaii sau uzur puternic; - prezena tensiunii electrice se va verifica numai cu becul cu neon sau instrumente de msur. Trebuie respectate strict i normele de circulaie pe drumurile publice, att la sosirea i plecarea de la serviciu, ct i cu ocazia deplasrilor n timpul orelor de serviciu. Oamenii muncii din telecomunicaii trebuie s aplice de asemenea Normele de Prevenirea i Stingerea Incendiilor, din care se menioneaz: - formarea de grupe de intervenie i grupe de salvare i evacuare; - pstrarea cu deosebit atenie i numai n locurile permise a materialelor inflamabile; - interzicerea fumatului n afara locului special marcate; - cunoaterea mnuirii i specificului stingtoarelor de incendii i a celorlalte mijloace de stingere; - verificarea periodic a instalaiilor electrice, evitarea improvizaiilor i siguranelor necalibrate; - evitarea lucrului cu flacr deschis fr supravegherea atent i numai n locurile admise.

24

1. Dasclu, D., Turic, L., Huffman, I., (1981), Circuite electrice, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti. 2. Dnil, T., Baiciu, V., Dispozitive i Circuite Electronice. 3. Lzroiu, D. F., Lzroiu, I., Electronic Industrial, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti. 4. Proiectarea cu circuite logice MSI i LSI standard, T.R. Blakeslee, ET, 1988 5. Circuite integrate digitale, Gh. tefan, V. Bistriceanu, Probleme, proiectare, EDP, 1992 6. Circuite integrate digitale, Gh. tefan, V. Bistriceanu, Probleme, proiectare, Ed. Albastr, 2000 7. Electronica analogica, Aurelian Chivu , Dragos Cosma 8. Masurari electrice si electronice, Eugenia Isac 9. Electronica digitala, Adrian Trifu

25

ANEXE EXEMPLU DE CIRCUIT ASTABIL

26

27

Circuite Basculante Bistabile

28

Schema

Forma de und10V

5V

0V V(V1:+) 10V

5V

0V V(R4:1) 10V

5V

SEL>> 0V 0s V(R3:2)

1ms

2ms

3ms

4ms

5ms Time

6ms

7ms

8ms

9ms

10ms

29


Recommended