plik

LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 6/99

ołła

a k

ró

ów

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

czzy

u o

a w

ejjś

śc

ciia

a p

wiin

y b

yć

ć w

w s

stta

a−

niie

e n

niis

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

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

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

n−

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

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

u 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

słła

alle

etta

z Libiąża, B

olla

ań

ńs

kii z

Koło−

brzegu, M

arrc

ciin

n Ż

Że

e−

lla

azzo

kii z Warszawy, D

niie

ell F

Frru

użży

yń

ńs

kii z Łężan

i R

errtt S

orra

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

u F

o b

yś

ś ttu

u zzm

miie

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.

ozzw

wiią

ązza

niia

a tte

o zza

niia

a n

yłła

ajjc

ciie

e d

ołło

y lliip

a 1

9 zz d

piis

kiie

m S

Szzk

0.. N

a−

grro

mii b

bę

ęd

dą

ą d

drro

e k

kiitty

y A

T..

s.. A

s.. C

s.. D

s.. B

s.. F

s.. E