Otázky z ES pro TI-89

Elektronické systémy – taháček

Soubory pro nahrání do TI-89 a zde jsou původní soubory v TXT a schémátka v BMP.

Zobrazovaci systemy

LED (Light Emitting Diode), polovodicova dioda vyzarujici ve viditelnem spektru LCD (Liquid Crystal Display), principem je tzv. dynamicky rozptyl svetla vznikajici natocenim molekul kapalneho krystalu vlivem elektrickeho pole

Tvarovani signalu

Obr: Tvarovaci obvod

Obvod si nahradime dle obrazku, U3=(U1-U2)*R2/(R1+R2), R3=R1||R2=R1*R2/(R1+R2), tau=C*R3, na vstupu obdelnik s amplitudou A, na vystupu je Uo=A*e^(-t/tau), v t=0 bude prekmit do U3+Uo a bude se to exponencielou lepit na U3, je treba spocitat to s casem, nekdy se to nestihne nalepit na U3 uplne (na obrazku se to stihne)

7segmentovka jako vystup BCD citace

Obr: Zapojeni sedmisegmentovky se spolecnou katodou jako vystup ze 4b BCD citace

rekoder 4558 obsahuje prevodnik z BCD na 7segm a budice,!LT je testovaci vstup, !RBI (Riple Blaning Input),!RBO je vystup pro eventualni dalsi dekadu, nedovoli zobrazeni 0

!LT  !RBI  BCDvstupy  !RBO  funkce
 0  0  x  0  1
 0  1  x  1  2
 1  1  0  1  3
 1  0  0  0  4
 1  x 1-9 1  5
 1  x  >9 1  6

fce:1=kontrolni rozsviceni vsech segmentu,2=zhasnuti jednotky,3=zobrazeni 0,4=zobrazeni 0 potlaceno (zhasnuti),5=zobrazeni cisel 1 az 9,6=zhasnuti

Parametry impulzu

tvar (3uhelnik,pila,sin,exp,obd,...)

amplituda (bud rozdil nejvyssi a nejnizsi hodnoty Uss, nebo nejvyssi hodnota od zakladny Um) delka (ti=casova vzdalenost hran impulzu, od 50% Um na cele do 50% Um na tylu) polarita (odpovida znamenku derivace nabezne hrany, vztazena k zakladne!) delka nabezne a sestupne hrany (tn=|10 az 90% Um na cele|,td=|90 az 10% Um na tylu|,t0=|t=0 do 10% Um na cele| -pro periodicke signaly navic jeste:

perioda, opakovaci kmitocet (T je casova vzdalenost stejnych casti 2 po sobe se opakujicich impulzu, f0=1/T) strida d a pracovni cinitel k (d=ti/(T-ti)=k/(1-k) je pomer mezi delkou impulzu a periodou, k=ti/T=d/(1+d))

Stabilizator SS napeti

Obr: Stabilizator SS napeti

vlevo se ZD, Ur3=Uzd,Ur3/Ur2=R3/R2,Uo=Ur2+Ur3,Ur1=Ucc+Uzd vpravo s referencnim zdrojem, uo=Uref*(1+R2/R1)

Butterworthuv filtr 2. radu

Obr: Butterworthuv filtr 2. radu

p^2+2k*p+1,2k=3-Au=3-(1+R2/R1),fc=1/(2piRC),R=1/(2pifC) 4.radu dva za sebou, pri C bliz vstupu je to HP, zamenou R a C vznikne DP, pocita se stejne

Rychlost prebehu

S=duo/dt,ui=A*sin(wt),uo=Au*ui,zderivujeme uo dle t, mame S[V/s], deleno milionem na [V/mikros]

Znovuspustitelny MKO

Obr: Znovuspustitelny MKO

Pri prichodu spousteciho impulzu vzdy generuje impulz s definovanou delkou kyvu, i kdyz prijde v dobe jineho kyvu beta*Ub=Ub(1-e^(-T1/t)),beta=R1/(R1+R2),T1=RC*ln(1+R1/R2), pro R1=R2 je T1=RC*ln2, f=1/2T1

Ochrana MOSFETu

Obr: Ochrana MOSFETu

8b citac ze dvou 4b

74193

Obr: Znacky integracu 7490, 74193, JK, RS z NANDu

zapojit !CY dodo CU dalsiho, !BO do CD dalsiho

Neco se zapojenyma hradlama s OC, pres odpor a pak x inverotoru Y=!(AB+CD),Rz=(Ucc-UOLmax)/(IOL-x*IILmax)

Na vstupu C, pak jeden R nahoru na nejaky napeti a dolu taky, vystupni signal...zaklad obdelnik a dycky to prekmitne vic nez amplitudu

Step-up+Step-down converter

Obr: Step-up + Step-down converter

Rady logickych obvodu TTL

74L (jako low, mensi spotreba)
74H (nevim proc H, rychlejsi)
74LS (low shottky, rychle s malou spotrebou)
74AS (advanced shottky, velmi rychle)
74ALS (advanced low shottky, velmi rychle s malou spotrebou)
HCMOS (high speed, vyssi rychlost, vyssi zatizeni)
HC,HCU (napeti 2 az 6 V, s vyhodou 3,3V)
74ACT (advanced neco, jeste rychlejsi nez HCMOS)

Rady 4000 CMOSovych hradel nezvladnou H,S,7400,f; 74C jen H a S (asi kvuli velkemu zatizeni)

EAS a EAR pro MOSFET

EAS=Energy Avalanche Specificaion, EAS=1/2*L*ID^2, energie v indukcnosti v okamziku vypnuti spinace

EAR=Energy Avalanche Rpetitive, maximalni energie pripustna pro periodicke spinani induktivni zateze (energie na 1 impulz pri IKA=ID, maximalni proud tekouci diodou v zavernem smeru)

CMOS vs TTL

mensi prikon, vetsi hustota na cipu, mensi naklady, pomalejsi, vetsi rozsah napajeciho napeti, mensi rozsah frekvenci, vyssi logicky zisk, odolnejsi vuci ruseni napajeni pro TTL a CMOS:TTL +4,5 az 5,5V, CMOS +3 az +18V

Zapojit J-K jako T... vstupni signal zaroven do J a K, vystup z Q
Zapojit J-K jako D... vstup D do J a !D do K, vystup z Q, do C CLK
Zapojit D jako T... !Q privezt do D, vystup z Q, do C CLK

Dekoder se 3 adresovacima vstupama (ma 8 vystupu), pripojit k pameti pro adresovani po KB podle me staci propojit A=A10,B=A11,C=A12, ostatni Ax na zem

Pubeh na AKO

Obr: AKO + prubeh

Schema AKO + promenna strida

Obr: Schema AKO + AKO s promennou stridou

beta=R1/(R1+R2), T1=T/2,2*beta=(1+beta)(1-e^(T1/tau)), e^(T1/tau)=(1+beta)/(1-beta), T1=tau*ln((1+beta)/(1-beta)), T=2*T1,f=1/T

Posuvny registr z D

Obr: Posuvny registr z D

Posuvny registr z JK

Obr: Posuvny ser/par registr z JK

Asynchronni citac z JK

Obr: Asynchronni citac z JK

Synchronni citac z JK

Obr: Synchronni citac z JK

Asynchronni citac z D

Obr: Asynchronni citac z D

Obvod pro rozsireni a zuzeni pulzu, urcit Tvyst

Obr: MKO pro prodlouzeni impulzu + obvod pro zkraceni impulzu

pro prodlouzeni MKO, ti=k*tau=k*R*C, k zavisi na parametrech TTL, obvykle k.=1, pro zkraceni vlivem zpozdeni hradel

BJT,IGBT,MOSFET-char, vlastnosti

Bipolar Junction Transistor...spinani vyssich vykonu
Insulated Gate Bipolar Transistor...vysoke vykonove zesileni, napeti 100-1000V, Ic 1-100A
MOSFET...rychle spinani,400V/100A

Porovnani statickych spinacich vlastnosti

Obr: BJT,MOS,IGBT charakteristiky

J je proudova hustota, neboli kolektorovy proud na plochu cipu, Uzb je veliost zbytkoveho napeti na spinaci v sepnutem stavu

Filtr se spinanym kondikem

Obr: Filtr se spinanym kondenzatorem + prevodnik I->U

spinanim 2 spinacu vznika fiktivni odpor, je preladitelny spinaci frekvenci,Rekv=Ts/C (spinani 2. negovane oproti 1.), Ts=1/fs=t1+t2,Q(t1)=C*u1,Q(t2)=C*u2,deltaQ=C(u1-u2)=i*Ts,i=(u1-i2)/(Ts/C)

Prevodnik I->U

Obr: Filtr se spinanym kondenzatorem + prevodnik I->U

Zapojeni integracu 7490,74193,RS z NANDu,JK

Obr: Znacky integracu 7490, 74193, JK, RS z NANDu

Aliasing

SCF propousti frekvence ws-wc<=w<=ws+wc a vsechny liche harmonicke vzorkovaci frekvence (2n-1)ws+-wc, utlum je pro wc 0dB a pro dalsi klesa linearne s logaritmickou osou proto se uzivaji antialiasing filtr=SCF v kaskade s normalnim filtrem, treba Sallen Key 2.radu

Vnitrni zapojeni CMOS+char

Obr: Vnitrni zapojeni CMOS NANDu a charakteristiky

Vnitrni zapojeni TTL+char

Obr: Vnitrni zapojeni TTL NANDu a charakteristiky

Sumova imunita+typy

staticka=odolnost vuci rusivym signalum (maximalni velikost rusiveho napeti, ktere muzeme pricist k napeti na vstupu, aniz by se zmenil vystup)
dynamicka=necitlivost logickych obvodu ke kratkym impulzum, jejich delka je srovnatelna s dobou porebnou pro preklopeni

Typy registru

Obr: Posuvny ser/par registr z JK

posuvne-slouzi k posouvani vstupni seriove nebo paralelni informace na zaklade hodinovych impulzu mohou mit paralelni/seriove vstupy/vystupy

Neinvertujici integrator

Obr: Neinvertujici integrator

Uo(p)/Ui(p)=Z2/Z1=1/pC/R=1/(pCR)

Invertujici integrator

Obr: Milleruv invertujici integrator

Uo(p)/Ui(p)=-Z2/Z1=-1/pC/R=-1/(pCR), uo(t)=integral od 0 do T z ui(t)dt+Uc(0)

Bootstrap+Howlanduv obvod

Obr: Bootstrap + Howlanduv obvod

obyc bootstrap je vlevo, ir=(uo+ui-uo)/R=ui/R neinvertujici integrator s Howlandovym obvodem vpravo, i3 tece zleva do R3, i4 zprava do R4, i1 od C dolu, i1=i3+i4, takze Uc/Xc=(Ui-Uc)/R3+(Uo-Uc)/R4 a Uo=Ui*(1+R2/R1), pro R2R3=R1R4 je Uo(p)/Ui(p)=1/(pCR3)(1+R2/R1)

Pristrojovy zesilovac

Obr: Pristrojovy zesilovac

i1=(u11-u12)/aR, uB-uA=i1(aR+R+R), uo=(u11-u12)/aR*(aR+2R)=(u11-u12)(1+2/a)

Pocitani s operakem

Obr: Nejaky pocitani s operakem

Ur4=U3*R4/(R3/R4)=U', Ur1=U1-U', Ur2=U2-U', Ir1=Ur1/R1, Ir2=Ur2=Ur2/R2, -Ir1-Ir2-Ir5=0, Ur5=Ir5*R5,Uo=U1+Ur5

Obvod absolutni hodnoty

Obr: Obvod absolutni hodnoty

Pro ui>=0 bude uo=-R/R*ui=-ui, pro ui<0 bude u0=-R(ui/R-ui/R/2)=ui

Idealni dioda

Obr: Idealni dioda + prubeh

Invertujici komparator s hysterezi

Obr: Invertujici komparator s hysterezi

komparator: Ui(p+)=U(os+)*R1/(R1+R2)+Ur*R2/(R1+R2), Ui(p-)=Ub=U(os-)*R1/(R1+R2)+Ur*R2/(R1+R2), Uip protina xovou osu, Uos yovou

Obecne komparator s hysterezi

beta=1/Au
Ui(p+)=U(os+)*beta+Ur*beta
Ui(pi)=U(os-)*R1/(R1+R2)+Ur*R2/(R1+R2)
invertujici...char vypada jako Z
neinvertujici... char jako S
neinv OZ: uo=ui*(1+R2/R1)
inv OZ: uo=-ui*(R2/R1)

Multiplexer..(dataselektor) prenasi informaci z jednoho z n vstupu na 1 vystup, obecne z dekoderu vyberoveho kodu 1 z n
Demultiplexer..z x.teho vstupu vyjadri x jako cislo pomoci vystupnich
Koder..obvod pro prevod informace v kodu 1 z n d urciteho vybraneho kodu
Dekoder..obvod pro prevod z urciteho kodu do kodu 1 z n

Kompenzovany delic RC

Z1=C||R, Z2=C||R, podminka kompenzace R1C1=R2C2, pro R1C1<R2C2 je kousek exponenciely zezdola k Ui*R2/(R1+R2), opacne zeshora

Kombinacni/sekvencni log. obv.:kombinacni-vystup zavisi jen na vstupnich signalech, sekvencni-vystup zavisi na vstupnich sign. a zaroven na vnitrnich promennych

4 zakl typy filtru: horni/dolni propust,pasmova propust/zadrz

Pameti dle zpusobu zapisu

RAM..adresovanim bunky-podobna doba zapisu,SAM-sekvencni pristup-posuvne registry, treba LIFO,FIFO,specialni zpusob, treba CAM popsat statickou a dynamickou pamet: staticka ma DAR (Dekoder Adres Radku),DAS ukazujici na pametovou matici,z ni pres I/O zesilovace DO a DI,z ridiciho obvodu do zesilovacu a obou dekoderu, dynamicka pamet podobne, ale do DAR a DAS o jde z registru AR a AS, ktery maj stejnej vstup;

dynamicka pamet potrebuje refresh, staticka ne, ale bez napajeni taky ztrati informace, permanenti nepotrebuje treba 5 let;

signaly u RWM:non(WE),non(OE),non(CS1),CS2,A0..11,D0..7,pri non(WE)=0 a CS2=1 a non(CS1)=1 zapis, pri non(OE)=0 a non(WE)=1 a CS2=1 a non(CS1)=1 cteni (non(WE) ma prednost pred non(OE))

zapojeni 6264 pro adresy 0-9

A4..A11 na zem D0..7 vystup,pred tim 7490, do nej CLK do A,R91=R92=R01=R02=zem,Qa do A0 a B,Qb do A1, Qc do A2, Qd do A3

modulo 4 se 74193: QC do R,CD=A=B=C=D=L=zem,CLK do CU

logicky zisk:pocet elementarnich obvodu, ktery muze byt na vystup daneho obvodu pripojen pri definovanych logickych urovni, u TTL typicky 10

PWM modulator

Obr: PWM modulator + prubehy

Generator 3uhelniku Uft s amplitudou Uftmax a frekvenci fop jde do minusu OZ, do plusu jde Ui, coz je ridici napeti, je to vlastne komparator

PWM rizeni

Obr: Dvou a ctyrkvadrantove rizeni PWM

dvoukvadrantove rizeni PWM: umoznuje funkci motoru i jako generatoru, uziva se bipolarni modulace, casto pak plati PWM1=non(PWM2); 4kvadrantove rizeni: umoznuje rizeni motoru pro oba smery, brzdeni i rekuperaci, uziva se bipolarni PWM jako u 2kvadrantoveho, spinace 1 a 4 rizeny PWM1, 2 a 3 PWM2

Mereni vstupni napetove nesymetrie

invertujici OZ, do plus jde R1||R2,zmerime uo a vydelime ho pomerem R2/R1

hradlo s otevrenym konektorem:

Vystupni uroven uzloveho bodu je dana logickym vyrazem zahrnujici vsechna paralelne spojena hradla s OC, tzv "WIRED-OR" neboli "dratovy soucet" L urovni, majji vyssi logicky zisk N=30

Tristavovy vystup:

uziva se pro pripojeni na signalovou sbernici, Uo ma 3 stavi...L,H,Z, kde Z je vysoka impedance, neboli odpojeno

7490

nulovani pri r01=r02=0 a alespon jeden z r91,r92=1, pri propojeni Qa se vstupem B cita v BCD, pri Qd s A v binarnim kodu 5421, pri r91=r92 nastavi 9 v BCD nebo 0011 v kodu 5421

Schema pro mereni vystupni char TTL nand v log 0

z Ucc do mA a zaroven na oba vstupy NANDu, z mA pres potenciometr na vystup NANDu, z toho uzlo pres Vmetr na zem

Pravdivostni tabulky:

RS z NANDu
 !S !R Q  !Q
 0  0  1   1
 0  1  1   0
 1  0  0   1
 1  1 Q-1 !Q-1

RST z NANDu
 S R T  Q  !Q
 0 0 1 Q-1 !Q-1
 0 1 1  0  1
 1 0 1  1  0
 1 1 1  1  1
 x x 0 Q-1 !Q-1

RS z NORu
 S R  Q  !Q
 0 0 Q-1 !Q-1
 0 1  0  1
 1 0  1  0
 1 1  0  0

D rizeny urovni
 D C  Q  !Q
 0 1  0  1
 1 1  1  0
 x 0 Q-1 !Q-1

D rizeny hranou
 !S !R C D  Q  !Q
 0  1  x x  1  0
 1  0  x x  0  1
 0  0  x x  1  1
 1  1  / 1  1  0
 1  1  / 0  0  1
 1  1  0 x Q-1 !Q-1

JK
 !S !R C J K  Q  !Q
 0  1  x x x  1  0
 1  0  x x x  0  1
 0  0  x x x  1  1
 1  1  \ 0 0 Q-1 !Q-1
 1  1  \ 0 1  0  1
 1  1  \ 1 0  1  0
 1  1  \ 1 1 !Q-1 Q-1

tphl je doba zmeny na vystupu z 1 na 0, meri se od pulky amplitudy

Au=1+r2/r1=2*k=koeficient u pcka v polynomu,omega=2*pi*f,f=omega/(2pi),c=1/(rc)->fc=1/(2*pi*RC), dolni propust ma R v serii se vstupem plus, horni tam ma kondiky