Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2
Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4
Prvky elektronických obvodů Kapitola 27 Klopné obvody Bc. Radim Miksa
30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE ..................................................................................................................................... 1 1
KLOPNÉ OBVODY................................................................................................................................ 2 1.1
DĚLENÍ KLOPNÝCH OBVODŮ .................................................................................................................... 2
1.2
AKO - ASTABILNÍ KLOPNÝ OBVOD ............................................................................................................ 2
1.3
MKO - MONOSTABILNÍ KLOPNÝ OBVOD .................................................................................................... 2
1.4
BKO - BISTABILNÍ KLOPNÝ OBVOD............................................................................................................ 3
1.5
KONTROLNÍ OTÁZKY .............................................................................................................................. 3
2
DOPORUČENÁ LITERATURA ................................................................................................................ 4
3
POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE......................................................................................................... 5
4
SEZNAM OBRÁZKŮ ............................................................................................................................. 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje klopné obvody. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody.
1
1
Klopné obvody
Klopný obvod je elektronické zařízení s několika stabilními nebo nestabilními stavy, složené z několika hradel nebo jiných aktivních prvků a lze je použít např. jako paměťový prvek nebo časovač.
1.1
Dělení klopných obvodů Podle počtu stavů a způsobu přepínaní se dělí na následující druhy.
AKO (Astabilní klopný obvod) – 2 nestabilní stavy MKO (Monostabilní klopný obvod) – 1 stabilní stav, 1 nestabilní stav (mono = jeden) BKO (Bistabilní klopný obvod) - 2 stabilní stavy obvodu (bi = dva)
1.2
AKO - astabilní klopný obvod
Je to vlastně dvoustupňový zesilovač se silnou kladnou zpětnou vazbou, zavedenou z kolektoru tranzistoru T2 přes kondenzátor C1 na bázi tranzistoru T1. Pokud připojíme zdroj napětí Ucc, začne některým tranzistorem procházet větší proud a z důvodu silné zpětné vazby se jeden tranzistor, např. T1, úplně otevře a tranzistor T2 se úplně uzavře. Pokud jsou doby otevření obou tranzistorů stejné, jde o symetrický astabilní klopný obvod, v jiném případě jde o obvod nesymetrický obvod.
Obrázek 1 - příklad astabilního klopného obvodu
Tento klopný obvod nemá žádný stabilní stav a neustále se přepíná mezi dvěma nestabilními stavy. Tento typ obvodu lze použít například jako generátor impulsů. Astabilnímu klopnému obvodu se také říká multivibrátor.
1.3
MKO - monostabilní klopný obvod
Monostabilní klopný obvod má jeden stabilní stav, ze kterého je možné jej přepnout do stavu nestabilního. Obvod se sám po určité době přepne zpět do stabilního stavu. Tento typ obvodu je možné použít například jako zpožďovací prvek. Ve srovnání s astabilním klopným obvodem má jednu kapacitní vazbu nahrazenou stejnosměrnou vazbou pomocí rezistoru R1. Takový obvod nemůže samovolně kmitat a bez vnějšího spouštěcího impulsu setrvává ve stabilním stavu.
2
Obrázek 2 – příklad monostabilního klopného obvodu
1.4
BKO - bistabilní klopný obvod
Může se nacházet ve dvou stabilních stavech, přičemž je možné jej mezi těmito stavy libovolně přepínat. Tento typ obvodu lze použít například jako paměť, neboť až do přepnutí zůstává v předchozím stabilním stavu.
Obrázek 3 - příklad bistabilního klopného obvodu
Připojením napájecího napětí Ucc se oba tranzistory začnou otevírat. Rychlejší tranzistor se otevře dříve např. T1, na jeho kolektoru poklesne napětí. Toto napětí se přes odpor Rb2 přenese na bázi tranzistoru T2, který se uzavře, jde o první stabilní stav kdy tranzistor T1 je otevřen a T2 uzavřen. Změnu stavu zajistíme přivedením impulzu na vstup 2 a posléze opět přivedením impulzu na vstup 1.
1.5
Kontrolní otázky 1. K čemu slouží klopné obvody? 2. Jaké jsou typy klopných obvodů? 3. Nakreslete astabilní klopný obvod složený z tranzistorů a popište jeho funkci. 4. Popište monostabilní klopný obvod. 5. Popište bistabilní klopný obvod. 3
2
Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
4
3
Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
5
4
Seznam obrázků
OBRÁZEK 1 - PŘÍKLAD ASTABILNÍHO KLOPNÉHO OBVODU ...................................................................................................... 2 OBRÁZEK 2 – PŘÍKLAD MONOSTABILNÍHO KLOPNÉHO OBVODU .............................................................................................. 3 OBRÁZEK 3 - PŘÍKLAD BISTABILNÍHO KLOPNÉHO OBVODU ..................................................................................................... 3
6
