Przerzutnik bistabilny - działanie

[Aolek99]

Witam serdecznie,

Przerabiam kurs elektr. na poz. 1 i w ramach rozjaśnienia chcę ułożyć sobie w głowie w jaki dokładnie sposób działa przerzutnik bistabilny. W związku z tym czy dobrze to zrozumiałem pisząc że: "Przerzutnik bistabilny to układ pamięciowy złożony z dwóch symetrycznych względem siebie części obwodu, który może zapamiętywać jeden z dwóch stanów logicznych. Jego działanie opiera się na zastosowaniu dzielnika napięcia w tym pary tranzystorów bipolarnych (T1 i T2), które pełnią kluczową rolę w przechowywaniu określonego stanu logicznego. Gdy zostanie zwarty jeden z przełączników, prąd, który normalnie zasila bazę tranzystora T1, zostaje przekierowany do masy układu. W efekcie tranzystor nie otrzymuje wystarczającego prądu, by pozostać w stanie przewodzenia. Rezultat: dioda zasilana przez ten tranzystor natychmiast gaśnie. W momencie, gdy tranzystor T1 przestaje przewodzić, napięcie na jego kolektorze gwałtownie wzrasta. Dzieje się tak dlatego, że w stanie blokady jego opór jest odbierany jako nieskończenie duży. Idąc dalej, do tranzystora i diody podłączony jest rezystor w układzie dzielnika napięcia. Zgodnie z prawem Kirchhoffa, napięcie na poszczególnych elementach sumuje się. Dodatkowo przy połączeniu szeregowym rozkłada się zgodnie z ich oporami. Kiedy tranzystor jest zablokowany, ma największy opór, co powoduje, że większość napięcia odkłada się właśnie na nim. Rezystor, jako element o mniejszym oporze, przyjmuje mniej napięcia, ale przepływa przez niego większy prąd, ponieważ po zablokowaniu tranzystora jest to jedyna droga dla przepływu prądu. Prąd ten zasila bazę drugiego tranzystora, co powoduje jego włączenie. W wyniku tego sąsiedni tranzystor zaczyna przewodzić, a dioda podłączona do niego zapala się. W ten sposób przerzutnik przechodzi w drugi stabilny stan logiczny. Aby z powrotem przełączyć stan logiczny należy najpierw ponownie pozostawić przełącznik rozwarty. Następuje moment, gdy oba przełączniki są rozwarte a dioda nadal świeci. Mówi się wtedy, że przerzutnik "zapamiętuje". Kluczowym mechanizmem, który za to odpowiada jest sprzężenie zwrotne. Sprzężenie zwrotne w tym przypadku oznacza, że stan jednego tranzystora wpływa na stan drugiego. Na przykład, gdy tranzystor T1 przewodzi, jego niskie napięcie na kolektorze trafia do bazy tranzystora T2, co powoduje, że T2 pozostaje zablokowany. Natomiast gdy T1 zostanie wyłączony, jego napięcie na kolektorze wzrasta i to wyższe napięcie trafia na bazę T2, co powoduje jego włączenie. Jest to wzajemna zależność, która stabilizuje układ w jednym z dwóch możliwych stanów logicznych. Na sam koniec zwarty zostaje drugi przełącznik i cały proces przebiega w odwrotnej kolejności, przełączając układ z powrotem w poprzedni stan logiczny". Jestem jeszcze zupełnie zielony, ale bardzo chcę zrozumieć działanie tych układów. Żeby nie wiedzieć tylko, że po po prostu istnieją i do czegoś służą. Z góry bardzo dziękuję za pomoc

Pozdrawiam

[KaDe]

Dnia 8.10.2024 o 23:22, Aolek99 napisał:

Jestem jeszcze zupełnie zielony, ale bardzo chcę zrozumieć działanie tych układów. Żeby nie wiedzieć tylko, że po po prostu istnieją i do czegoś służą.

Brawo!
Układ tego przerzutnika jest bardzo prosty, przejrzysty i logiczny. Pytanie moje jest takie czy rozumiesz jak się zachowuje tranzystor, w tym konkretnym przypadku n-p-n. To jest podstawa, a reszta sama przyjdzie.
Długi tekst wyjaśniający działanie, jak dla mnie daje wrażenie niezrozumiałego przez używanie zwrotów zablokowany, wyłączony/właczony, stan przewodzenia, a jeszcze dodanie do tego prawa Kirchhoffa (nadaje powagi tekstu ale mąci w głowie). Myślę, że oświeci Cię pomoc w postaci tzw. tabeli prawdy dla łatwiejszego zrozumienia tego przerzutnika i każdego innego, a dalej w kolejnych krokach utworzonych z nich bramek i całych układów logicznych.
P.S. Na początek swojej nauki nie wgryzaj się w szczegóły które są dla analityków, studentów i innych dociekliwych. 

[Aolek99]

@KaDe @KaDe Dzięki za odpowiedź i dobre słowo! Rzeczywiście, czasami może zbyt głęboko "nurkuje" w dany temat jak na sam początek, ale ja to po prostu lubię :). Oczywiście zaczynam od absolutnych podstaw i w żadnym razie nie pomijam praktycznej nauki. Jeżeli zaś chodzi o różne zwroty/wyrażenia (specyficzny język dla tej dziedziny) to jestem z nim w miarę  obyty, chociaż jeszcze pare miesięcy temu byłby to dla mnie kosmos. Co do tranzystora NPN,  to zapewne chodzi o przełączanie między stanami. Odpowiednie napięcie (dodatnie ok. 0,7V) i prąd na bazie wymusi jego otwarcie, prąd zacznie przepływać z kolektora do emitera (na kolektorze spada napięcie)?

[KaDe]

1 godzinę temu, Aolek99 napisał:

Odpowiednie napięcie (dodatnie ok. 0,7V) i prąd na bazie wymusi jego otwarcie, prąd zacznie przepływać z kolektora do emitera (na kolektorze spada napięcie)?

I to jest podstawa! A reszta to tylko logiczne myślenie co by było gdyby....?

P.S. A co do "...prąd zacznie przepływać z kolektora do emitera..."  to też dyskusyjna sprawa  . Jak ja chodziłem do szkoły definicją przepływu prądu był uszeregowany przepływ elektronów i kierunek miał od minusa do plusa. Inna "szkoła" mówi o przepływie z wyższego potencjału do niższego (analogia do wody łatwiej to zrozumieć). I dla tego nie wnikając skąd dokąd tranzystor zaczyna przewodzić i kropka.  

[jand]

 

Przed laty, na początku ery elektrotechniki, ludzie umówili się, że prąd płynie od plusa do minusa. Dopiero późniejsze odkrycia pokazały, że za przepływ prądu odpowiadają elektrony, które płyną w przeciwnym kierunku. Ponieważ wcześniejsza konwencja była już zadomowiona, to nikt tego nie zmieniał i tak zostało.

A elektrony są malutkie, nie widać ich, więc nie mają racji.

Tak więc stwierdzenie 

43 minuty temu, KaDe napisał:

"...prąd zacznie przepływać z kolektora do emitera..." 

jest jak najbardziej OK.

[Santiago]

Gdzieś czytałem, że elektrony poruszają się zbyt wolno ,aby były "prądem" , są one tylko "popychane" przez coś ( pewnie wymyślą znowu jakąś cząstję) 

[jand]

1 godzinę temu, Santiago napisał:

elektrony poruszają się zbyt wolno

Istotnie, same elektrony w przewodniku poruszają się niezwykle wolno (ułamki centymetrów na sekundę), natomiast sam "impuls prądowy" rozchodzi się z prędkością światła.

Analogią (nieco ułomną) jest długa kolejka samochodów ruszających spod świateł - cała kolejka zaczyna przesuwać się dość szybko, ale sporo czasu minie, nim ostatni pojazd dojedzie do sygnalizatora.

Edytowano Październik 15, 2024 przez jand

[H1M4W4R1]

1 godzinę temu, jand napisał:

Istotnie, same elektrony w przewodniku poruszają się niezwykle wolno (ułamki centymetrów na sekundę), natomiast sam "impuls prądowy" rozchodzi się z prędkością światła.

Zacznijmy, że to nie "prąd" się porusza tylko fala elektromagnetyczna... i to nawet nie w przewodniku tylko między przewodnikami  Ta wiedza przydaje się przy projektowaniu PCB.

[Preskaler]

Mnie zapadła w pamięć pewna demonstracja jaką przedstawił nam (uczniom) pewien bardzo dobry nauczyciel. Pokazał nam szklaną rurkę wypełnioną ziarnkami grochu. Rurka miała średnicę nieco większą od ziaren. Ziarna były koloru żółtego. Wtedy wziął jedno ziarno zabarwione na czarno i włożył je do rurki z jednej strony. Natychmiast ostatnie ziarno z rurki wypadło. zaczął wkładać kolejne, czarne ziarna a z rurki wypadały kolejne ziarna żółte. Powiedział wtedy, że prąd zaczyna płynąć w przewodniku natychmiast kiedy przyłożymy do jego końców różnicę potencjałów ale elektrony przesuwają się wewnątrz wolno i to jest model przewodnictwa elektrycznego. 

Tranzystor NPN to tranzystor, który pracuje prawidłowo przy dodatniej polaryzacji kolektora i ujemnej emitera. Litery  NPN określają strukturę tranzystora. Są też tranzystory PNP, które polaryzuje się odwrotnie. Minus na kolektor i plus na emiter a ich grafiki różnią się kierunkiem strzałek kolektora i są następujące:

 

 

Edytowano Październik 15, 2024 przez Preskaler