E

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99

31

S

Sz

zk

ko

ołła

a k

ko

on

ns

st

tr

ru

uk

kt

to

or

ró

ów

w

Co tu nie gra?

Rozwiązanie zadania 36

Napłynęło mnóstwo rozwiązań, z czego zdecy−

dowana większość poprawnych. Błąd na sche−
macie przerzutnika RS polegał na braku rezysto−
rów łączących wejścia z masą.

To proste zadanie pokazało, że niektórzy nadal

mają błędne wyobrażenia na temat bramek
i przerzutników, a niektóre problemy umknęły ich
uwagi. Mniej więcej pięć procent rozwiązań było
ewidentnie błędnych. Z kolei około 10 procent
uczestników słusznie zwróciło uwagę na dodat−
kowe problemy.

Z ewidentnych błędów mogę wspomnieć

o opiniach, że po naciśnięciu przycisków na wej−
ścia powinien być podawany stan niski − masa,
a nie plus zasilania. Oczywiście to nie jest praw−
da − w zadaniu było wyraźnie powiedziane, że
chodzi o bramki NOR i takie bramki były naryso−
wane na schemacie. Dla przerzutnika z bramek
NOR stanem aktywnym jest stan wysoki,
a w

w s

sp

po

oc

czzy

yn

nk

ku

u o

ob

ba

a w

we

ejjś

śc

ciia

a p

po

ow

wiin

nn

ny

y b

by

yć

ć w

w s

stta

a−

n

niie

e n

niis

sk

kiim

m. I o to głównie chodziło w zadaniu −

przecież oba wejścia przerzutnika pokazanego
w EdW 2/99 w stanie spoczynku "wiszą w po−
wietrzu".

Niczego tu nie zmienia fakt, że nie podano, ja−

kie konkretnie to są bramki. Gdyby to były bram−
ki bipolarne z rodziny TTL, układ nie będzie dzia−
łał, ponieważ "wiszące w powietrzu" wejścia ta−
kich bramek zawsze mają stan wysoki. Można
się jednak domyślić, że układ immobilizera jest
zasilany napięciem z akumulatora samochodo−
wego (nominalnie 12V, faktycznie do 15V), co
wskazywałoby iż chodzi o bramki CMOS 4001.

W przypadku jakichkolwiek bramek CMOS zu−

pełnie nie wiadomo, jakie napięcie ustali się na
tych "wiszących w

powietrzu" wejściach.

W związku z upływnościami płytki drukowanej
oraz struktur układu scalonego, to spoczynkowe
napięcie na wejściu może być na przykład równe
potencjałowi masy, może być równe napięciu za−
silania, ale może też mieć jakąś wartość pośre−
dnią. To jedna sprawa.

Po naciśnięciu przycisku kondensator naładuje

się do pełnego napięcia zasilającego i... pozosta−

nie naładowany na bardzo długi okres czasu. Po
naciśnięciu drugiego przycisku drugi kondensa−
tor również naładuje się do napięcia zasilania
i pozostanie w tym stanie. Tym sposobem oba
wejścia mogą bardzo długo pozostawać jedno−
cześnie w stanie wysokim. Aby to zmienić, ko−
nieczne są rezystory włączone między te wejścia
a masę.

Połowa uczestników uprościła układ wyrzuca−

jąc kondensatory i proponując układ wg rry

ys

su

un

nk

ku

u

A

A. W zasadzie taki układ jest poprawny, ale...
w zadaniu powiedziano, że układ będzie częścią
immobilizera, czyli będzie pracował w trudnych
warunkach, między innymi w obecności za−
kłóceń. Należy się spodziewać, że przyciski będą
połączone z resztą układu za pomocą krótszych
lub dłuższych przewodów, i w tych przewodach
będą się indukować zakłócenia. Jak wiadomo,
najczęściej są to króciutkie szpilki, niemniej na−
wet te krótkie szpilki o długości kilkunastu czy kil−
kudziesięciu nanosekund mogą spowodować
zmianę stanu przerzutnika. Z tego względu zale−
cane jest zastosowanie obwodów filtrujących,
których zadaniem będzie niedopuszczenie na
wejścia bramek takich krótkich szpilek. Zadanie
to spełniają obwody całkujące RC. Jak z tego wi−
dać, usunięcie kondensatorów nie jest dobrym
pomysłem. Choć układ z rysunku A w zasadzie
jest poprawny, ze względu na zakłócenia obwo−
dy wejściowe powinny wyglądać jak na rry

ys

su

un

nk

ku

u

B

B lub C

C. Który z tych dwóch układów jest lepszy?

Ja osobiście zastosowałbym raczej układ według
rysunku B. Różnica jest jednak niewielka, wręcz
żadna.

A jeśli chodzi o błędne odpowiedzi, muszę je−

szcze wyjaśnić kilka spraw. Kilku kolegów uwa−
żało, że błąd polega na zastosowaniu na wejściu
obwodów całkujących. Ich zdaniem, należało za−
stosować obwody różniczkujące, według rry

ys

su

un

n−

k

ku

u D

D. Powoływali się na książkową zasadę, że

podawanie stanu wysokiego (aktywnego) na oba
wejścia przerzutnika RS jest stanem niedozwolo−
nym, i trzeba stosować na wejściach obwody
różniczkujące wg rysunku D, by sterować prze−
rzutnik krótkimi szpilkami i by tym samym oba
wejścia nigdy nie były w stanie wysokim. Rozu−
mowanie to jest błędne. Po pierwsze wspomnia−
ne wcześniej zakłócenia będą bez trudu przecho−

dzić przez takie obwody różniczkujące. Po dru−
gie argument dotyczący "stanu niedozwolone−
go" świadczy o niezrozumieniu zasady działa−
nia przerzutnika. Pisałem już o tym, że podanie
stanu wysokiego na oba wejścia przerzutnika
nie grozi niczym strasznym. Stan ten jest "nie−
dozwolony" jedynie z punktu widzenia "czystej
logiki" − chodzi o to, że na obu wyjściach wystą−
pi wtedy taki sam stan logiczny (niski), podczas
gdy na wyjściach "prawdziwego" przerzutnika
stany powinny zawsze być przeciwne. Tym sa−
mym argument o "stanie niedozwolonym" upa−

da.

Dwóch czy trzech kolegów zaprezento−

wało jeszcze inny pogląd. Stwierdzili oni, że
zastosowanie na wejściach obwodów cał−
kujących (opóźniających) o stosunkowo du−
żej stałej czasowej 10ms (100k

Ω

x 100nF)

jest niedopuszczalne, ponieważ na wejścia
zostaną podane zbyt łagodne zbocza. Po−
wołując się na podręczniki (i informacje
z EdW) stwierdzili, że owszem, takie obwo−
dy miałyby rację bytu, ale tylko wtedy, gdy
czas trwania zbocza byłby krótszy niż 1 mi−

krosekunda. Istotnie, sygnały podawane na

wejścia układów logicznych, zwłaszcza sygnały
zegarowe, powinny mieć strome zbocza, a czasy
narastania i opadanie powinny być krótsze niż
1

µ

s. Zasada ta... nie dotyczy jednak przerzutni−

ków RS! W przerzutniku RS występuje bowiem
bardzo silne dodatnie sprzężenie zwrotne i poda−
nie na wejścia nawet bardzo łagodnych zboczy
nie grozi powstaniem oscylacji na wyjściu. Skra−
canie stałej czasowej obwodów filtrujących nie
jest więc potrzebne. Wprost przeciwnie − stałą
czasową można nawet zwiększyć powyżej
10ms, by układ był odporny także na dłuższe za−
kłócenia.

Jak wspomniałem, zdecydowana większość

odpowiedzi była poprawna, a niektórzy dodatko−
wo zwrócili uwagę nie tylko na kwestię zakłóceń,
ale także na problem stanu, jaki ustali się na wej−
ściach po włączeniu zasilania. Co prawda nie jest
to kluczowa sprawa w układzie immobilizera,
który z założenia jest cały czas pod napięciem,
jednak chciałbym publicznie pogratulować wszy−
stkim, którzy o tym wspomnieli. Żeby po włącze−
niu zasilania stan wyjść był zawsze taki sam, ko−
ledzy ci słusznie proponują dołączenie jednego
kondensatora do masy, a drugiego − do plusa za−
silania − układ jest pokazany na rry

ys

su

un

nk

ku

u E

E.

Ostatecznie więc

nagrody (drobne ki−
ty AVT) zostały roz−
losowane miedzy
osoby, które zapro−
ponowały

układy

według rysunków
B, C lub E. Są to:
B

Bo

og

gu

us

słła

aw

w

K

Ka

alle

etta

a

z Libiąża, B

Bo

og

gd

da

an

n

W

Wo

olla

ań

ńs

sk

kii z

Koło−

brzegu, M

Ma

arrc

ciin

n Ż

Że

e−

lla

azzo

ow

ws

sk

kii z Warszawy, D

Da

an

niie

ell F

Frru

użży

yń

ńs

sk

kii z Łężan

i R

Ro

ob

be

errtt S

Sk

ko

orra

ac

ck

kii z Baranowa.

Zadanie 40

Jeden z Czytelników jako rozwiązanie zada−

nia 36 (fragment immobilizera samochodowe−
go) zaproponował układ przerzutnika z obwo−
dami wykonawczymi według rry

ys

su

un

nk

ku

u F

F.

C

Co

o b

by

yś

ś ttu

u zzm

miie

en

niiłł?

?

Z a d a n i e

to będzie
t e s t e m ,
czy uważ−
nie czyta−
cie

EdW.

Tym razem
r o z w i ą z a −
nie ma za−
wierać tyl−
ko popra−
w i o n y
s c h e m a t ,

a opis nie jest po−

trzebny. Aby zadanie 40 nie było zbyt łatwe,
należy tak zmodyfikować układ, by niepo−
trzebnie nie zwiększać liczby elementów.
Przekaźnik i diodę LED trzeba pozostawić. Za−
łożone funkcje należy zrealizować przy użyciu
możliwie małej liczby elementów.

R

Ro

ozzw

wiią

ązza

an

niia

a tte

eg

go

o zza

ad

da

an

niia

a n

na

ad

ds

sy

yłła

ajjc

ciie

e d

do

o

p

po

ołło

ow

wy

y lliip

pc

ca

a 1

19

99

99

9 zz d

do

op

piis

sk

kiie

em

m S

Szzk

ko

o4

40

0.. N

Na

a−

g

grro

od

da

am

mii b

bę

ęd

dą

ą d

drro

ob

bn

ne

e k

kiitty

y A

AV

VT

T..

R

Ry

ys

s.. A

A

R

Ry

ys

s.. C

C

R

Ry

ys

s.. D

D

R

Ry

ys

s.. B

B

R

Ry

ys

s.. F

F

R

Ry

ys

s.. E

E