Litar Latch

Flip Flop RS (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Litar Latch

Litar Digital


soalan 1

Apa yang anda fikir ini pintu penimbal logik akan dilakukan, dengan isyarat keluaran "makan kembali" ke input "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/02896x01.png">

Apa yang anda fikir penampan ini akan dilakukan apabila setiap suis input ditekan secara berasingan?

Kenapa litar penampan kedua memerlukan perintang di dalam gelung maklum balas "# 1"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Litar pertama akan "selak" dalam apa jua keadaan logik yang dikuatkuasakan. Litar kedua akan "ditetapkan" atau "diset semula" mengikut suis tukul tekan digerakkan, kemudian selak dalam keadaan ketika tiada suis sedang ditekan. Resistor menghalang pintu dari "melihat" litar pintas pada keluarannya apabila suis tukup tombol digerakkan untuk menukar keadaan.

Soalan cabaran: bagaimana anda menentukan saiz yang sesuai untuk perintang? Jangan hanya meneka - berdasarkan jawapan anda mengenai parameter prestasi tertentu pintu gerbang!

Nota:

Ini adalah jenis yang sangat kasar litar pelek, tetapi ia lebih mudah difahami daripada lintasan pintu masuk NOR atau NAND biasa yang biasa diperkenalkan pada litar. Salah satu idea utama dalam soalan ini ialah konsep maklum balas positif, dan bagaimana bentuk maklum balas ini membawa kepada tingkah histeria. Sekiranya sesuai, rujuk pelajar anda kepada SCR dan thyristors lain sebagai contoh sebelumnya alat histerik berdasarkan maklum balas positif.

Soalan 2

Apabila mempelajari litar selak, anda akan mencari banyak rujukan untuk menetapkan dan menetapkan semula keadaan logik. Berikan takrifan mudah bagi setiap istilah ini dalam konteks litar dan rangkaian flip-flop.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Selak dianggap set apabila outputnya (Q) tinggi, dan diset semula apabila keluaran (Q) adalah rendah.

Nota:

Mempunyai takrifan yang konsisten untuk "menetapkan" dan "menetapkan semula" adalah penting, terutamanya apabila pelajar mengkaji pelbagai topologi litar selak dan input rendah aktif!

Soalan 3

Litar yang ditunjukkan di sini dipanggil latch SR :

Lengkapkan jadual kebenaran untuk litar pelek ini:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: Keadaan akhir dari jadual kebenaran ini (di mana input "Set" dan "Reset" kedua-duanya tinggi) biasanya dirujuk sebagai tidak sah . Terangkan mengapa.

Nota:

Negeri "selak" adalah yang paling menarik dalam litar ini. Bincangkan apa yang dimaksudkan dengan pelajar anda, terutamanya kerana tidak mungkin untuk menggambarkan keadaan "selak" dari segi 1 dan 0 yang tetap.

Soalan 4

Sesetengah litar digital dianggap mempunyai input rendah aktif, sementara yang lain mempunyai input aktif yang tinggi . Terangkan maksud setiap istilah ini, dan bagaimana kita dapat mengenal pasti jenis input (s) litar digital yang ada.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Input "rendah aktif" ialah salah satu fungsi gate yang diaktifkan atau dipanggil pada keadaan logik yang rendah . Input rendah aktif dikenal pasti oleh gelembung inversi (atau bongsur penyongsangan) yang dikeluarkan pada terminal input IC. Sebagai contoh, input Enable (EN) untuk litar bersepadu berikut adalah rendah aktif, bermakna cip diaktifkan apabila garis masukan dipegang pada potensi tanah:

Litar SR selak ini mempunyai input preset rendah ((PRE)) dan jelas ((CLR)), bermakna litar selak akan dipratetap dan dibersihkan apabila setiap input ini dibina, masing-masing:

Input aktif yang aktif, sebaliknya, melibatkan fungsi masing-masing apabila dibawa ke potensi bekalan kuasa (V DD atau V CC ). Seperti yang dijangkakan, input tinggi yang aktif tidak akan mempunyai gelembung inversi atau baji di sebelah terminal input.

Soalan cabaran: mengejutkan banyak pelajar, terdapat banyak jenis litar logik digital yang dibina dengan input aktif yang rendah. Terangkan mengapa. Petunjuk: kebanyakan jenis dan fungsi litar ini dipelopori dengan logik TTL dan bukan logik CMOS.

Nota:

Input rendah aktif cenderung mengelirukan ramai pelajar, oleh itu jawapan saya yang luar biasa panjang dan deskriptif.

Soalan 5

Litar yang ditunjukkan di sini dipanggil latch SR :

Kenal pasti mana dari dua baris input ialah Set, dan yang Reset, dan kemudian tulis jadual kebenaran yang menerangkan fungsi litar ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: kenapa masukan dirujuk sebagai ( Set) dan (Retet), bukan hanya Set dan Reset "nota disembunyikan"> Nota:

Negeri "selak" adalah yang paling menarik dalam litar ini. Bincangkan apa yang dimaksudkan dengan pelajar anda, terutamanya kerana tidak mungkin untuk menggambarkan keadaan "selak" dari segi 1 dan 0 yang tetap. Mintalah pelajar anda untuk mengenal pasti keadaan "tidak sah" litar selak ini, dan untuk menjelaskan mengapa ia dipanggil "tidak sah".

Bincangkan sifat aktif yang rendah dari input litar selak ini. Jelaskan kepada pelajar anda bahawa banyak fungsi digital mempunyai input aktif yang rendah, dan ia adalah perkara biasa untuk menandakan input tersebut dengan menulis bar pelengkap Boolean atas nama masukan.

Soalan 6

Litar selak sering ditarik sebagai unit lengkap dalam simbol blok mereka sendiri, dan bukannya sebagai koleksi gerbang individu:

Ini memudahkan lukisan skematik di mana selak digunakan, sama seperti penggunaan simbolisme gerbang (berbanding dengan penukar transistor dan perintang) memudahkan gambarajah litar digital yang lebih rendah.

Daripada simbol blok yang ditunjukkan dalam soalan ini, adakah terdapat cara untuk menentukan yang mana dari selak SR dibina dengan pintu NOR, dan mana yang dibina dengan pintu NAND "# 6"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Ini adalah sedikit persoalan menipu. Jika NOR dan NAND adalah satu-satunya pilihan pintu yang ada, maka selak kiri dibuat dari pintu NOR dan selak kanan dibuat dari pintu NAND. Walau bagaimanapun, adalah mungkin untuk membuat selak SR keluar dari pintu selain NOR atau NAND.

Soalan cabaran: bolehkah anda memikirkan jenis pintu lain yang boleh digunakan untuk membina litar selak SR? Petunjuk: terdapat sekurang-kurangnya dua alternatif kepada NOR dan NAND!

Nota:

Sekiranya pelajar terperangkap dalam soalan cabaran, hanya berbisik "Teorem DeMorgan" kepada mereka dan lihat apa yang berlaku!

Soalan 7

Litar logik relay berikut adalah untuk memulakan dan menghentikan motor elektrik:

Lukis pintu logik CMOS bersamaan dengan litar hentian motor ini, menggunakan kedua suis pushbutton ini sebagai input:

Pastikan skematik anda selesai, menunjukkan bagaimana pintu masuk logik akan memacu motor elektrik (melalui transistor kuasa yang ditunjukkan).

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Persoalan susulan: kenapa suis "Berhenti" sentiasa tertutup biasanya dalam litar kawalan motor, sama ada logik geganti atau logik semikonduktor "nota tersembunyi"> Nota:

Bincangkan soalan susulan dengan pelajar anda. Kenapa suis "Berhenti" selalu tertutup biasanya, jika kita mempunyai kebebasan untuk memilih kenalan yang biasanya terbuka? Mengapa tidak menyeragamkan suis tombol tekan, menjadikannya kedua-dua jenis yang sama? Jawapannya berkaitan dengan kerosakan litar, dan apa yang dianggap sebagai kegagalan kegagalan paling selamat.

Saya mengesyaki ramai pelajar akan mengabaikan untuk memasukkan perintang asas dalam reka bentuk mereka. Perintang ini adalah penting, walaupun, demi pintu masuk. Anda mungkin mahu meluangkan masa kelas dengan pelajar anda mengira nilai rintangan yang sesuai, memandangkan parameter seperti:

Motor "lari" arus = 300 mA
Transistor β = 50
V DD = 6 volt DC

Soalan cabaran mungkin terlalu maju untuk pelajar yang belum mengalami kesakitan cuba mengendalikan peranti kuasa dan peranti logik dari bas DC yang sama. Cukuplah untuk mengatakan, ia adalah peraturan reka bentuk yang baik untuk memastikan bekalan kuasa DC yang berasingan untuk litar logik dan beban, walaupun mereka adalah voltan yang sama!

Soalan 8

Satu aplikasi praktikal bagi rangkaian selak SR adalah menukar kebaikan . Jelaskan apa yang "melantun" merujuk kepada suis mekanikal, dan juga menerangkan bagaimana litar ini menghapusnya:

Juga, tunjukkan di mana oscilloscope boleh dihubungkan untuk memaparkan sebarang "bounce" suis, dan jelaskan bagaimana oscilloscope perlu dikonfigurasi untuk menangkap peristiwa sementara ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Keupayaan "latching" litar SR selak memegang keadaan output mantap semasa tindakan memantul mekanikal, yang membolehkan peralihan keluaran "bersih" berlaku.

Menyambungkan probe masukan osiloskop kepada sama ada input S atau R selak akan menunjukkan lantunan, jika ia berlaku. Untuk menangkap acara ini, 'skop perlu dikonfigurasi untuk mod tunggal-sapu, dan mempunyai kawalan mencetuskan dengan betul. Osiloskop penyimpanan digital adalah penting untuk jenis kerja ini!

Soalan susulan: bagaimana anda mencadangkan memilih saiz resistor pull-down yang sesuai untuk litar ini, atau mana-mana litar CMOS untuk perkara itu "nota tersembunyi"> Nota:

Banyak buku teks yang menggunakan suis sebagai contoh praktikal fungsi selak SR, jadi saya tidak akan mengganggu memberi petunjuk tentang cara kerja litar ini. Biarkan pelajar membuat penyelidikan sendiri, dan biarkan mereka menerangkannya semasa perbincangan.

Sekiranya pelajar memerlukan contoh-contoh praktikal tentang bagaimana suis "melantunkan" boleh menjadi buruk, cadangkan litar kaunter digital, di mana suis mekanikal menyebabkan kaunter menaikkan (atau menurunkan) sekali setiap tindakan. Sekiranya suis melantun, kaunter akan menaikkan (atau menurunkan) lebih dari sekali bagi setiap suis suis, yang tidak diingini.

Memicu osiloskop adalah salah satu daripada ciri-ciri yang memisahkan pengguna 'pengguna skop' daripada pengguna skop 'yang kompeten. Sesiapa sahaja boleh belajar memaparkan bentuk gelombang berulang pada osiloskop dengan minimum pelarasan. Banyak oscilloscopy digital moden juga mempunyai ciri "auto-konfigurasi" untuk mengunci bentuk gelombang sedemikian untuk paparan. Walau bagaimanapun, untuk menubuhkan pemicu pada peristiwa satu-satu masa memerlukan pengguna memahami bukan sahaja fungsi osiloskop, tetapi juga sifat peristiwa yang akan ditangkap.

Perhatikan pelajar anda bagaimana keluaran (Q) selak tidak pergi ke mana-mana sahaja. Selalunya, kami mempunyai aplikasi di mana keluaran kedua selak tidak digunakan. Tanya kepada pelajar anda sama ada atau tidak ini merupakan masalah. (Sekiranya anda mendapat tatapan kosong daripada bertanya soalan ini, ingatkan pelajar bahawa input CMOS yang tidak digunakan perlu dibezakan atau terikat kepada V DD, atau jika kerosakan mungkin berlaku, tanyakan kepada mereka sama ada peraturan yang sama digunakan untuk output gerbang.) Ini akan kajian yang baik mengenai pembinaan litar pintu dalaman.

Soalan 9

Lengkapkan gambarajah pemasaan, menunjukkan keadaan keluaran Q dari masa ke masa sebagai suis Set dan Reset diaktifkan. Anggapkan bahawa Q bermula di negeri yang rendah pada kuasa:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: lengkapkan gambarajah skematik yang menunjukkan bagaimana keluaran (Q) selak boleh menghidupkan motor elektrik melalui transistor junction bipolar. Juga, tentukan sama ada litar selak akan menjadi sumber atau tenggelam arus ke transistor apabila motor sedang berjalan:

Nota:

Tiada apa yang istimewa di sini dalam soalan ini. Mungkin titik utama adalah untuk membiasakan pelajar dengan konsep gambarajah masa, dan bagaimana untuk memindahkan fungsi meja kebenaran sesuatu litar logik tertentu ke plot masa domain.

Soalan 10

Seorang pelajar membina selak SR mudah ini untuk eksperimen makmal mereka:

Apabila pelajar menguasai litar ini, dia mendapati sesuatu yang pelik. Kadang-kadang selak kuasa di dalam keadaan set (Q tinggi dan (Q) rendah), dan masa lain ia menguasai dalam keadaan set semula (Q rendah dan (Q) tinggi). Keadaan litar mereka kelihatan tidak menentu.

Apakah keadaan litar kuasa mereka dalam "# 10"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Litar ini baik, dan berfungsi dengan baik. Keadaan kuasa biasa bagi litar selak tidak dapat diramalkan, selagi kedua-dua input tidak aktif.

Nota:

Walaupun litar itu sendiri adalah mudah, fenomena itu tidak. Beri tahu pelajar anda bahawa apa yang mereka hadapi di sini adalah sesuatu yang dipanggil keadaan perlumbaan, di mana dua atau lebih pintu cuba "berlumba" satu sama lain untuk mencapai keadaan logik tertentu. Menganalisis keadaan kuasa litar ini dengan pelajar anda, dan mereka akan melihat keadaan yang tidak stabil apabila kedua-dua input tidak aktif!

Soalan 11

Litar yang ditunjukkan di sini adalah selak SR berpagar . Tulis jadual kebenaran untuk litar selak ini, dan terangkan fungsi input "Enable" (E):

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Apabila input Dayakan rendah (0), litar mengabaikan input Set dan Reset:

Nota:

Hanya satu lagi tahap gating yang ditambahkan ke litar SR selak!

Soalan 12

Berikut adalah litar selak SR, dibina dari pintu NAND:

Tambah dua gerbang NAND ke litar ini, menukarnya menjadi kancing SR berpagar, dengan input Enable (E), dan tulis jadual kebenaran untuk litar baru.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: jelaskan mengapa masukan ke litar selak tidak aktif-rendah kerana mereka sebelum penambahan dua pintu tambahan NAND. Dalam erti kata lain, kenapa selak ini sekarang mempunyai input S dan R daripada (S) dan (R) input seperti yang dilakukan sebelum "nota disembunyikan"> Nota:

Tanya pelajar anda jika mereka melihat apa-apa kelebihan praktikal pada litar selak ini melalui selak berlindung yang dibina dari pintu NOR. Bagaimana jika mereka terpaksa membina litar selak dari pintu individu, bukannya sebagai litar bersepadu lengkap dan sendiri? Adakah satu reka bentuk lebih baik daripada yang lain?

Kemudian, tanyakan kepada pelajar anda untuk membandingkan jadual kebenaran dua jenis berlabuh berlapis. Adakah terdapat sebarang perbezaan dalam operasi sama sekali antara selak yang dibina dengan pintu masuk NAND dan selak yang dibina dengan pintu NOR?

Soalan 13

Di sini, balok SR berpagar digunakan untuk mengawal kuasa elektrik untuk lampu ultraviolet yang kuat, digunakan untuk pensterilan instrumen dalam persekitaran makmal:

Mengikut pengetahuan anda tentang bagaimana fungsi garisan SR berpagar, apakah maksud "suis" Lockout "padat">

Lampu mati
Suis "Lockout" menghantar isyarat "rendah" ke input Aktifkan selak

Ubah suai litar ini supaya ia memberi tenaga solenoid kunci pintu, membenarkan akses ke ruang, hanya jika keadaan di atas sama-sama benar.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Suis "Lockout" secara efektif melumpuhkan kawalan "On" dan "Off" apabila ia menghantar isyarat "rendah" ke input Enable the lock.

Litar ini menggunakan kedua-dua relay keadaan pepejal (SSR) dan relay elektromekanik untuk interposing antara selak dan lampu. Peranti ini membolehkan litar selak kuasa rendah untuk mengendalikan kawalan lampu kuasa tinggi.

Berikut adalah satu kemungkinan untuk kawalan kunci pintu:

Soalan susulan: terdapat cara yang lebih baik (lebih selamat) untuk mencapai fungsi yang sama. Contohnya, anggap TRIAC di dalam SSR gagal dikawal, mengekalkan kuasa ke lampu walaupun selak masuk ke mod "reset". Adakah logik pintu kunci yang ditunjukkan di sini menghalang seseorang daripada membuka pintu dan terdedah kepada cahaya ultraviolet "nota tersembunyi"> Nota:

Tujuan suis "Kunci" adalah agak mudah, dan semestinya mudah untuk diterangkan oleh para pelajar. Sebaliknya, reka bentuk dan pelaksanaan litar keselamatan kunci pintu adalah satu soalan yang lebih rumit, patut dibincangkan kerana ia melibatkan beberapa pertimbangan yang penting dan realistik:

Bagaimanakah kita pergi dari penerangan lisan mudah tentang keadaan logik (lampu off, membolehkan rendah) ke litar pintu sebenar?
Apakah strategi yang paling selamat digunakan dalam menentukan ketika selamat untuk membuka pintu?
Bagaimana logik kunci pintu akan campur tangan ke solenoid itu sendiri (ini tidak ditunjukkan dalam jawapannya!)?
Bagaimanakah prinsip-prinsip lockout / tag-out berlaku untuk sistem ini, jika kita menghampiri masalah dari perspektif kakitangan penyelenggaraan dan bukannya kakitangan lab (operasi)?

Soalan cabaran mendapat pemikiran pelajar dari segi arus dan voltan kehidupan sebenar, dan batasan setiap peranti.

Soalan 14

Satu variasi pada litar selak SR berkawal adalah sesuatu yang dipanggil D-latch :

Lengkapkan jadual kebenaran untuk litar D selongsong ini, dan ketahui baris mana dalam jadual kebenaran mewakili set, set semula, dan negara selak .

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Oleh kerana pintu ini sebenarnya tidak mempunyai input "Tetapkan" dan "Tetapkan semula", tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan keadaan yang mentakrifkan keadaan "set" dan "set semula". Ambil perhatian bahawa label negara ini boleh digunakan untuk sebarang jenis litar pelek.

Bagi kebanyakan pelajar anda, litar selak ini mungkin kelihatan tidak berguna. Jelaskan kepada mereka bahawa selak asas ini boleh digunakan untuk membentuk sel memori, dengan setiap selak D menyimpan 1 bit biner maklumat! Tanyakan kepada pelajar anda untuk menerangkan, dengan kata-kata mereka sendiri, bagaimana tindakan latching litar ini merupakan fungsi ingatan. Di bawah keadaan apa yang akan disimpan maklumat dalam sel memori selongsong D akan hilang "panel kerja lalai panel kerja-lalai"

Soalan 15

Lengkapkan gambarajah pemasaan, menunjukkan keadaan keluaran Q dari masa ke masa sebagai suis input digerakkan. Anggapkan bahawa Q bermula di negeri yang rendah pada kuasa:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Soalan susulan: lengkapkan gambarajah skematik yang menunjukkan bagaimana litar selak ini dapat menghidupkan dan mematikan motor melalui MOSFET.

Juga, komen sama ada sumber MOSFET anda semasa ke motor atau tenggelam semasa dari motor.

Nota:

Sesetengah pelajar mungkin keliru tentang lebar nadi terakhir pada output Q. Ingatkan mereka bahawa Q mengikuti D selagi input Enable diaktifkan!

Soalan 16

Lengkapkan gambarajah pemasaan, menunjukkan keadaan keluaran Q dari masa ke masa sebagai suis input digerakkan. Anggapkan bahawa Q bermula di negeri yang rendah pada kuasa:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Sediakan pelajar anda dengan tepat bagaimana mereka sampai pada penyelesaian yang mereka lakukan untuk bentuk gelombang keluaran. Adakah mereka menggunakan meja kebenaran untuk selak SR untuk mengetahui apa yang berlaku "itemscopepanel panel panel-default" itemscope>

Soalan 17

Pengubah analog-ke-digital adalah litar yang memasukkan voltan (analog) berubah atau arus dan menghasilkan beberapa bit data binari yang bersamaan dengan magnitud voltan yang diukur atau semasa. Dalam litar yang ditunjukkan di sini, ADC memasukkan isyarat voltan dari potensiometer, dan mengeluarkan "binary" 8-bit, "yang kemudiannya dibaca oleh komputer, dihantar secara digital melalui rangkaian komunikasi, atau disimpan pada media digital:

Apabila perubahan voltan input, output nombor binari oleh ADC akan berubah juga. Namun, katakan, kami ingin mempunyai keupayaan sampel-dan- pemantauan ditambah ke litar pemerolehan data ini, untuk membolehkan kami "membekukan" keluaran ADC pada kehendak. Terangkan bagaimana menggunakan litar selak lapan D akan memberi kita keupayaan ini:

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Apabila suis Sample / Hold berada dalam kedudukan "rendah", selongsong D semua jatuh ke dalam keadaan "selak", memandangkan keadaan input sah terakhir pada output Q mereka.

Nota:

Litar contoh dan lekapan agak biasa dalam pemerolehan data moden dan jenis lain sistem elektronik. Dalam kes ini, sampel-dan-hold mempamerkan penggunaan praktikal bagi rangkaian litar D. Sekiranya pelajar anda belum mendengar penukar analog-ke-digital, mungkin idea yang baik untuk membincangkan beberapa prinsip umum mereka. Walau bagaimanapun, pengetahuan tentang kerja dalaman mereka tidak diperlukan untuk memahami litar yang ditunjukkan dalam soalan itu.

Soalan 18

Litar pintas gated biasanya akan dibungkus dalam pelbagai kuantiti, dengan input pintu biasa, supaya lebih daripada satu kaitan dalam litar bersepadu akan diaktifkan dan dinyahdayakan serentak. Perhatikan simbol logik ini, wakil 74AC16373, sebuah kait jenis 16-bit dengan output tri-keadaan:

Perhatikan bagaimana kait enam belas D dibahagikan kepada dua kumpulan lapan. Terangkan fungsi empat input di bahagian atas simbol (1EN, C1, 2EN, dan C2). Antara garisan input yang manakah sesuai dengan input "Dayakan" yang dilihat pada litar selak D jenis tunggal "# 18"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Input C1 dan C2 melaksanakan fungsi "Membolehkan" standard untuk soket D-jenis dalam litar bersepadu ini. Input 1EN dan 2EN mengawal output tri-keadaan. Simbol "wedge" mereka bermaksud "dilengkapkan, " dan bersamaan dengan "buih" yang dilihat pada simbol pintu tradisional.

Untuk membuat semua enam belas lekukan membolehkan dan melumpuhkan sebagai satu, jambatan membolehkan input seperti itu:

Nota:

Persoalan ini bukan sahaja memperkenalkan pelajar kepada konsep pelbagai kait dalam litar bersepadu tunggal, tetapi ia juga menunjukkan contoh simbolisme IEEE / ANSI "blok". Pelajar anda, setelah menjadi baik disesuaikan dengan idea penyelidikan bebas sekarang, sepatutnya memperoleh datasheet untuk litar ini (74AC16373) sebagai sebahagian daripada kajian mereka. Maklumat yang terkandung di dalam datasheet harus membuktikan menjadi cukup bermaklumat dalam menjawab soalan mereka tentang membolehkan fungsi masukan, output tri-keadaan, dan sebagainya. Jika mereka tidak memperoleh data lembaran, dan tidak dapat memahami jawapan kepada soalan, jangan hanya memberitahu mereka - minta mereka melihatnya sendiri!

Soalan 19

Dalam banyak jenis sistem digital, satu set isyarat gelombang persegi adalah fasa bergeser dari satu sama lain sebanyak 90 o . Hubungan fasa sedemikian disebut kuadratur .

Tentukan keluaran selak D-jenis untuk isyarat pasangan kuadratur ini, digunakan pada input D dan E dari masa ke masa:

Kemudian, tentukan keluaran selak D-jenis apabila hubungan fasa dibalikkan, (D terkemuka E dengan 90 o, bukan E terkemuka D dengan 90 o ):

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Nota:

Pelajar perlu mahir dalam menganalisis gambarajah denyut, terutamanya dengan litar selak (dan kemudian, dengan flip-flop), kerana jenis litar ini sering mencari aplikasi dalam sistem yang didorong oleh denyut.

Soalan 20

Jalan sehala ini dilengkapi dengan penggera untuk memberi isyarat kepada pemandu dengan cara yang salah. Sensor yang bekerja dengan rasuk cahaya dipecahkan apabila sebuah kereta berlalu di antara mereka. Jarak antara sensor adalah kurang daripada panjang kereta biasa, yang bermaksud sebagai kereta berlalu, satu balok pertama dipecahkan, maka kedua-dua rasuk menjadi patah, maka hanya rasuk terakhir yang rusak, maka rasuk tidak rusak. Sensor adalah fototransistor yang sensitif hanya untuk spektrum sempit cahaya yang dipancarkan oleh sumber cahaya laser, sehingga cahaya matahari ambien tidak akan "menipu" mereka:

Kedua-dua sensor menyambung ke input pada selak D-jenis, yang kemudiannya disambungkan ke beberapa litar lain untuk membunyikan penggera ketika sebuah kereta turun jalan dengan cara yang salah:

Soalan pertama ialah ini: jalan mana yang betul untuk memandu jalan ini "# 20"> Menerangkan jawapan Sembunyikan jawapan

Kiri ke kanan adalah arah pemanduan yang betul untuk jalan ini.

Sekiranya sumber cahaya sensor gagal, penggera tidak akan diaktifkan. Sumber cahaya yang gagal untuk sensor B akan mempunyai kesan yang berbeza pada sistem, bergantung kepada sama ada sensor A menghantar isyarat "tinggi" atau "rendah" ke litar selak pada masa sumber cahaya B gagal. Saya akan membiarkan anda memikirkan cara mana yang mencetuskan penggera!

Nota:

Persoalan ini adalah latihan pemecahan masalah yang hebat. Pelajar mesti memikirkan bagaimana untuk membaikinya supaya mereka boleh memohon peraturan litar selak dan litar pintu, maka mereka mesti menganalisa dengan betul! Habiskan banyak masa kelas untuk perbincangan masalah ini.

Pelajar boleh menunjukkan keengganan untuk membuat gambarajah masa apabila mereka mendekati masalah ini, walaupun mereka menyedari penggunaan gambarajah sedemikian. Sebaliknya, banyak yang akan cuba memikirkan litar hanya dengan melihatnya. Perhatikan penekanan pada perkataan "cuba." Litar ini lebih sukar untuk difikirkan tanpa gambarajah masa! Memungkiri penjelasan anda tentang litar ini sehingga setiap pelajar menunjukkan rajah masa untuknya. Tekankan fakta bahawa langkah ini, walaupun ia mengambil sedikit masa, sebenarnya adalah penjimat masa pada akhirnya.

Sangat mudah sebagai seorang pengajar untuk menumpukan perhatian secara intensif tentang mengajar teori elektronik bahawa perkara-perkara praktikal lain menjadi terabaikan. Juruteknik elektronik dan jurutera tidak hanya bekerja pada litar; mereka bekerja pada sistem yang berlaku untuk menggunakan litar elektronik. Pada akhirnya, hampir setiap litar elektronik yang mereka bekerjasama akan mempunyai hubungan dengan dunia fizikal. Latihan pemecahan masalah di sekolah mesti termasuk senario yang serupa dengan kehidupan sebenar, di mana keadaan dan fungsi selain elektronik mempunyai peranan dalam menentukan penyelesaian. Hanya dengan mendedahkan pelajar kepada masalah yang memerlukan mereka berfikir di luar elektronik yang tulen, mereka akan bersedia secukupnya untuk menghadapi cabaran kerjaya masa depan mereka.

Soalan 21

Kenal pasti sekurang-kurangnya salah satu kesalahan komponen yang akan menyebabkan "(Q)" LED terus dimatikan, tidak kira apa yang dilakukan dengan suis input.

Untuk setiap kesalahan yang dicadangkan, jelaskan mengapa ia akan menyebabkan masalah yang dijelaskan.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Resistor R 3 gagal dibuka.
NOR gate U 1 output gagal.
Resistor R 1 gagal dibuka (menyediakan bunyi elektrik ambien yang cukup untuk mengaktifkan input pintu terapung).
"Tetapkan" suis kenalan gagal.

Nota:

Litar latch boleh mengelirukan kerana menggunakan maklum balas positif mereka. Soalan-soalan seperti ini adalah alat penting untuk membantu membangunkan pemahaman pelajar terhadap litar kaunter.

Soalan 22

Kenal pasti sekurang-kurangnya satu kesalahan komponen yang akan menyebabkan LED "Q" sentiasa ada, tidak kira apa yang dilakukan dengan suis input.

Untuk setiap kesalahan yang dicadangkan, jelaskan mengapa ia akan menyebabkan masalah yang dijelaskan.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

NOR gate U2 output gagal tinggi.
Pecah wayar di antara "Reset" suis dan perintang R2 (walaupun jika ini adalah satu-satunya kesalahan ia boleh membenarkan Q LED untuk memberi tenaga pada kuasa, hanya tidak de-energize selepas butang "Tetapkan" telah ditekan).

Soalan susulan: terangkan mengapa sifat masalah mengetepikan kemungkinan satu-satunya kesalahan adalah sesuatu yang berkaitan dengan hubungan maklum balas antara U1 dan U2.

Nota:

Litar latch boleh mengelirukan kerana menggunakan maklum balas positif mereka. Soalan-soalan seperti ini adalah alat penting untuk membantu membangunkan pemahaman pelajar terhadap litar kaunter.

Soalan 23

Bentuk litar selak yang sangat umum adalah litar relay yang "mula-mula" yang mudah digunakan untuk kawalan motor, di mana sepasang soket sentuhan seketika mengawal operasi motor elektrik. Dalam kes ini, saya menunjukkan litar kawalan voltan rendah dan motor fasa 3 fasa, lebih tinggi:

Terangkan operasi litar ini, dari masa "Mula" suis digerakkan ke masa "Stop" suis digerakkan. Hubungan M1 biasanya terbuka di litar kawalan voltan rendah biasanya dipanggil kenalan meterai . Jelaskan apa hubungan ini, dan mengapa ia mungkin dipanggil kenalan "meterai".

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Walaupun suis "Mula" dan "Berhenti" adalah seketika, hubungan "meterai" menjadikan litar litar di salah satu daripada dua negeri: sama ada motor bertenaga atau motor de-tenaga.

Nota:

Litar "litar permulaan" motor sangat biasa dalam industri, dan memohon kepada aplikasi di luar motor elektrik. Tanya pelajar anda jika mereka boleh memikirkan apa-apa permohonan untuk litar seperti ini.

Soalan 24

Seorang pelajar memutuskan untuk membina litar kawalan awal / berhenti motor berdasarkan logik pintunya SR pintu gerbang SR, dan bukannya litar kenalan "seal-in" yang mudah:

Litar ini berfungsi dengan baik, kecuali bahawa kadang-kadang motor bermula dengan sendirinya apabila litar pertama dikuasakan! Pada masa lain, motor kekal selepas kuasa. Dengan kata lain, keadaan kuasa litar ini tidak dapat diramalkan.

Terangkan mengapa ini begitu, dan apa yang boleh dilakukan untuk mengelakkan motor daripada berkuasa dalam keadaan "jangka".

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Apa yang anda ada di sini adalah sesuatu yang dipanggil keadaan perlumbaan, di mana dua atau lebih relay "bangsa" satu sama lain untuk mencapai negeri yang saling eksklusif. Ini adalah masalah yang sukar untuk dibaiki, tetapi penyelesaiannya (dan ya, terdapat lebih daripada satu penyelesaian yang sah!) Selalu melibatkan "penipuan" perlumbaan supaya salah satu relay dijamin "menang".

Nota:

Menganalisis keadaan kuasa litar ini dengan pelajar anda, dan keadaan "bangsa" akan menjadi jelas. Masalah sedemikian boleh menjadi sangat sukar untuk dicari dan diperbaiki dalam kehidupan sebenar, jadi adalah baik untuk mendedahkan pelajar kepada mereka pada awal pendidikan mereka, dan dalam konteks di mana litar tidak terlalu membingungkan.

Soalan 25

Jangan hanya duduk di sana! Bina sesuatu !!

Belajar menganalisis litar relay memerlukan banyak kajian dan amalan. Lazimnya, pelajar mengamalkan dengan bekerja melalui banyak masalah sampel dan menyemak jawapan mereka terhadap yang disediakan oleh buku teks atau pengajar. Walaupun ini bagus, ada cara yang lebih baik.

Anda akan belajar lebih banyak dengan sebenarnya membina dan menganalisis litar sebenar, membiarkan peralatan ujian anda memberikan "jawaban" daripada buku atau orang lain. Untuk latihan pembinaan litar yang berjaya, ikuti langkah berikut:

  1. Lukis gambarajah skematik untuk litar relay untuk dianalisis.
  2. Berhati-hati membina litar ini pada papan roti atau medium mudah lain.
  3. Periksa ketepatan pembinaan litar, mengikuti setiap wayar ke setiap titik sambungan, dan mengesahkan unsur-unsur ini satu demi satu pada rajah.
  4. Menganalisis litar, menentukan semua keadaan logik untuk syarat input yang diberikan.
  5. Berhati-hati mengukur keadaan logik tersebut, untuk mengesahkan ketepatan analisis anda.
  6. Sekiranya terdapat sebarang kesilapan, semak dengan teliti memeriksa pembinaan litar anda terhadap rajah, kemudian teliti semula menganalisis litar dan mengukur semula.

Sentiasa pastikan tahap voltan bekalan kuasa berada dalam spesifikasi untuk gegelung geganti yang anda merancang untuk digunakan. Saya cadangkan menggunakan relay PC-board dengan voltan gegelung yang sesuai untuk kuasa bateri tunggal (6 volt adalah baik). Gegelung relay melukis sedikit lebih banyak daripada, katakan, pintu logik semikonduktor, jadi gunakan bateri 6-volt saiz "lentera" untuk kehidupan operasi yang mencukupi.

Salah satu cara anda dapat menjimatkan masa dan mengurangkan kemungkinan kesilapan ialah, dengan mulanya, litar yang sangat mudah dan menambah komponen secara tambahan untuk meningkatkan kerumitannya selepas setiap analisis, bukannya membina litar baru untuk setiap masalah amalan. Satu lagi teknik penjimatan masa adalah untuk menggunakan semula komponen yang sama dalam pelbagai konfigurasi litar yang berbeza. Dengan cara ini, anda tidak perlu mengukur sebarang nilai komponen lebih daripada satu kali.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Biarkan elektron itu sendiri memberi anda jawapan kepada "masalah praktik" anda sendiri!

Nota:

Telah menjadi pengalaman saya bahawa pelajar memerlukan banyak latihan dengan analisis litar untuk menjadi mahir. Untuk tujuan ini, para pengajar biasanya memberikan pelajar mereka dengan banyak masalah amalan untuk bekerja, dan memberi jawapan kepada pelajar untuk memeriksa kerja mereka. Walaupun pendekatan ini menjadikan pelajar mahir dalam teori litar, ia gagal mendidik mereka sepenuhnya.

Pelajar tidak hanya memerlukan amalan matematik. Mereka juga memerlukan litar bangunan amalan sebenar dan menggunakan peralatan ujian. Oleh itu, saya cadangkan pendekatan alternatif berikut: pelajar perlu membina "masalah amalan" sendiri dengan komponen sebenar, dan cuba meramalkan pelbagai keadaan logik. Dengan cara ini, teori relay itu "hidup", dan para pelajar mendapat kecekapan praktikal yang tidak dapat mereka raih dengan menyelesaikan persamaan Boolean atau mempermudah peta Karnaugh.

Satu lagi sebab untuk mengikuti kaedah amalan ini adalah untuk mengajar pelajar kaedah saintifik : proses menguji hipotesis (dalam kes ini, ramalan keadaan logik) dengan melakukan eksperimen yang sebenar. Pelajar juga akan membangunkan kemahiran penyelesaian masalah yang sebenar kerana mereka kadang-kadang membuat kesalahan pembinaan litar.

Luangkan sedikit masa bersama kelas anda untuk mengkaji semula beberapa "peraturan" untuk membina litar sebelum mereka mula. Bincangkan isu-isu ini dengan pelajar anda dengan cara Socratic yang sama yang anda biasanya akan membincangkan soalan-soalan lembaran kerja, dan bukan sekadar memberitahu mereka apa yang patut dan tidak patut dilakukan. Saya tidak pernah terkejut melihat betapa lemahnya pelajar memahami arahan apabila dibentangkan dalam format kuliah tipikal (instruktur monolog)!

Nota kepada pengajar yang mungkin mengadu tentang masa "sia-sia" yang diperlukan untuk membolehkan pelajar membina litar sebenar dan bukan hanya menganalisis litar teori secara matematik:

Apakah maksud pelajar mengambil kursus "panel kerja panel panel lalai" anda?

Soalan 26

Litar latch seperti selak SR dan selak D sering dirujuk sebagai peranti digital telus . Terangkan maksud istilah ini, dan mengapa kait diklasifikasikan seperti itu.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Peranti digital "telus" adalah salah satu output yang dengan serta-merta dan asynchronously (telus) mengikuti isyarat input apabila diaktifkan. Sebaliknya, banyak peranti digital yang lain adalah segerak, yang bermaksud output mereka mengikuti input hanya pada masa yang ditentukan (pada arahan isyarat "jam").

Nota:

Istilah "telus" menjadi lebih bermakna apabila selak dan flip-flop berbanding satu sama lain.

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →