Technika cyfrowa - #4 - bramki w roli generatorów

[Komentator]

W poprzednim artykule omówiliśmy zastosowanie bramek w roli funktorów logicznych. Z czasem za ich pomocą możliwe będzie konstruowanie bardzo rozbudowanych układów.Wiele osób pomija jednak podczas nauki techniki cyfrowej drugie zastosowanie bramek. Układy te można z powodzeniem wykorzystać również w roli prostych generatorów.

UWAGA, to tylko wstęp! Dalsza część artykułu dostępna jest na blogu.

Przeczytaj całość »

Poniżej znajdują się komentarze powiązane z tym wpisem.

[daniel7745]

Nie bardzo rozumiem w jakim celu jest wykorzystana 3 bramka, w przykładzie z buzzerem. Napisałeś "Bramka US1C została zaprzęgnięta do pracy jako element sterujący przetwornikiem." Czy tym elementem w naszym układzie nie jest kondensator. który ładuje się a następnie rozładowuje, zmieniając tym samym sygnał sterujący bramki? Podłączyłem buzzer do pierwszego przykładu z diodą, również działał. Dlatego chciałbym zrozumieć w jaki celu jest użyty.

[Treker (Damian Szymański)]

daniel7745, a jak dokładnie podłączyłeś buzzer bez dodatkowej bramki?

[Elvis]

daniel7745, w artykule zostało wyjaśnione do czego służy dodatkowa bramka - jej celem jest zwiększenie głośności buzzera:

Oznacza to, że w układzie zasilanym napięciem 6V, na przetworniku zachodzą zmiany aż o 12V przy każdym przełączeniu. Taki prosty zabieg pozwala zwiększyć głośność sygnalizatora.

Jeśli podłączysz buzzer bezpośrednio, będzie on widział napięcie o amplitudzie 6V, dodanie bramki która i tak jest w układzie zwiększa dwukrotnie amplitudę napięcia i przez to głośność.

[daniel7745]

Treker zamiast diody podłączyłem buzzer, nic więcej nie zmieniałem. Podłączyłem obydwa układy jeszcze raz i faktycznie jest znaczna różnica w głośności.

[Treker (Damian Szymański)]

daniel7745, ok właśnie do tego zmierzałem, że jeśli podłączyłeś jedno wyprowadzenia buzzera do masy, to na pewno będzie znacznie cichszy efekt

[daniel7745]

Dzięki chłopaki za pomoc!

[dejmieno]

Proszę pomóc mi rozumieć jeden aspekt związany z pierwszym przykładem z diodą.

Rozumiem, że prąd wypływa z wyjścia US1B i płynie przez rezystor 2R do potencjometru i co następnie? Z prawej nóżki P1 płynie do rezystora R1 czy do kondensatora? Rozumiem, że rezystor R1 stawia opór więc prąd go omija i płynie do kondensatora tak? A gdy kondensator się naładuje to prąd wypływa z niego do R1 i do wejścia US1B?

[Treker (Damian Szymański)]

dejmieno, mniej więcej jest tak jak piszesz (kwestia nazewnictwa itd.) - wszystko zależy od tego jakie napięcie zgromadzone jest na okładkach kondensatora, który ładowany jest przez rezystor o regulowanym oporze (suma R2 + ustawiona wartość na P1). Działanie tego generatora opisane jest krok po kroku w sekcji "Jak działa powyższy generator?". Jeśli jest Ci ciężko zrozumieć to zjawisko z samego opisu, to polecam skorzystać z jakiegoś programu do symulacji obwodów elektronicznych tam będziesz mógł na spokojnie wszystko pomierzyć/narysować wykresy

[dejmieno]

Ogólną zasadę działania już znam tylko zastanawia mnie jeszcze jedno. Prąd z kondensatora płynie przez rezystor do wejścia US1B? Myślałem, że jak rezystor stawia opór to prąd popłynie prędzej do potencjometru?

A jaki byłby efekt gdyby wykorzystać do podłączenia buzzera czwartą bramkę?

[Treker (Damian Szymański)]

Myślałem, że jak rezystor stawia opór to prąd popłynie prędzej do potencjometru?

dejmieno, zwróć uwagę, że rezystor R2 + potencjometr w skrajnym przypadku może stanowić 510k oporu, a R1 ma tylko 10k.

A jaki byłby efekt gdyby wykorzystać do podłączenia buzzera czwartą bramkę?

Buzzer pika głośniej, ponieważ dzięki 3 bramce w układzie zasilanym napięciem 6V, na przetworniku zachodzą zmiany aż o 12V przy każdym przełączeniu. Dodanie kolejnej bramki nie sprawi, że brzęczyk będzie pikał jeszcze głośniej, bo nie sprawi to, że zmiany napięcia będą jeszcze większe. Oczywiście, chyba, że "dodanie 4 bramki" to duży skrót myślowy i chciałeś jakoś znacznie rozbudować ten układ.

[bq666]

Treker jesteś pewny że zmiana głośności wynika z faktu że zmieniasz polaryzację piezo a nie ze zmiany częstotliwości ? U mnie przy podłączeniu do masy mam 4,7 kHz a po zmianie 5,42 kHz, co wydaje się być logiczne bo dodatkowo obciążyliśmy wyjście generatora. Chyba że coś namieszałem

[Treker (Damian Szymański)]

bq666, możliwe, że zmiany częstotliwości również występują, jednak kluczowe jest tutaj dodanie tej ostatniej bramki, która "zwiększa" zmianę napięcia, więc podtrzymuję tezę z artykułu. Poniżej staram się to opisać słownie, bardziej obrazowo, ale możliwe, że tylko zamieszałem... W każdym razie starałem się pisać prosto i jasno

1) Wersja bez dodatkowej bramki.

Wejście A (nazwa robocza) blaszki piezo podłączone do masy (0V).

Wejście B blaszki podłączone do generatora.

Generator na wejście blaszki podaje napięcie (załóżmy 5V).

Czyli na wej. A mamy 0V, na wej. B mamy 5V.

Generator zmienia napięcia na swoim wyjściu na 0V.

Czyli na wej. A mamy 0V, na wej. B mamy 0V.

Różnica napięć na wejściach blaszki piezo:

wej. A: było 0V, jest 0V -> różnica o 0V.

wej. B: było 5V, jest 0V -> różnica o 5V.

Efekt: blaszka odgięła się (wydała dźwięk) na tyle na ile wystarczyło 5V+0V=5V.

2) Wersja z dodatkową bramką.

Wejście A blaszki piezo podłączone do dodatkowej bramki w generatorze.

Wejście B blaszki podłączone do generatora.

Generator na wejście B blaszki podaje napięcie 5V.

Czyli na wej. A mamy 0V, na wej. B mamy 5V.

Generator zmienia napięcia na swoim wyjściu na 0V.

Czyli na wej. A mamy 5V (bo dodatkowa bramka), na wej. B mamy 0V.

Różnica napięć na wejściach blaszki piezo:

wej. A: było 0V, jest 5V -> różnica o 5V.

wej. B: było 5V, jest 0V -> różnica o 5V.

Efekt: blaszka odgięła się (wydała dźwięk) na tyle na ile wystarczyło 5V+5V=10V.

[bq666]

Traker: Dzięki, teraz jest już dla mnie jasne

Pobawiłem się tym chwilkę dzisiaj i u mnie to jest tak:

zakładając że pizo traktujemy jako kondensator, w moim przypadku 40,93 nF, to faktycznie napięcie przy podłączeniu do wejścia i wyjścia inwertera powinno się sumować. Przy podłączeniu tylko do wyjścia generuje 78,7 dBA ( tło 48 dBA) przy podłączeniu do WE/WY 1 inwertera mam 79,5dBA, niby nic ale .....

Zastanawiałem się dlaczego nie widać tych skoków napięcia na oscyloskopie i faktycznie na wejściu szpilek nie ma natomiast na wyjściu pojawiają się szpileczki VCC + 720mV i tak samo GND - 720mV, co by świadczyło o tym że diody zabezpieczające nie dopuszczają do wzrostu o owych 10V. Natomiast na wejściu tych szpilek nie ma hmmmmm.

Na symulacji też widać różnicę w prądzie jaki w piku jest na piezo. W przypadku podłączenia tylko do wyjścia jest max 21 mA, natomiast przy podłączeniu WE/WY jest max 32 mA.

Tak jeszcze na gorąco się zastanawiam, jeśli na wejściach CD4069 nie ma diod zabezpieczających to właśnie dlatego nie ma tych mini szpilek ?

[Mellon]

Tu mylne jest te 10 [V]. Nie zmierzysz takiego napięcia.

Tak naprawdę to wynika z tego, że w pierwszym wypadku mamy jednokierunkową polaryzację a w drugim 5[V] jest raz z jednej strony (wej. A) a raz z drugiej (wej. B). W drugim przypadku piezoelektryk wygina się raz w jedną stronę a raz w drugą - dlatego jest głośniej (większa amplituda drgań).