Låse kredsløb

Innowell e-learning: Hjerte, lunge og kredsløb (Juni 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Låse kredsløb

Digitale kredsløb


Spørgsmål 1

Hvad tror du, denne logiske bufferport vil gøre, med udgangssignalet "feed back" til input "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/02896x01.png">

Hvad tror du, at denne buffer vil gøre, når hver indgangsknap er trykket separat?

Hvorfor har det andet bufferkreds en modstand i tilbagekoblingssløjfen "# 1"> Reveal answer Skjul svar

Det første kredsløb vil "låses" i hvilken logisk tilstand det optræder. Det andet kredsløb er "set" eller "reset" alt efter hvilken trykknapkontakt der aktiveres, og låses i den tilstand, når ingen afbryder trykkes. Motstanden forhindrer porten i at "se" en kortslutning ved dens udgang, når en trykknapkontakt aktiveres for at ændre tilstande.

Udfordring spørgsmål: hvordan ville du bestemme en passende størrelse for modstanden? Må ikke bare gætte - basér dit svar på portens specifikke præstationsparametre!

Bemærkninger:

Dette er en meget rå type låsekreds, men det er lettere at forstå end de typiske krydsforbundne NOR eller NAND gate låse, der almindeligvis introduceres til kredsløb. Et af de store ideer i dette spørgsmål er begrebet positiv feedback, og hvordan denne form for feedback fører til hysterisk adfærd. Hvis det er relevant, henvis eleverne til SCR'er og andre thyristorer som tidligere eksempler på hysteriske enheder baseret på positiv feedback.

Spørgsmål 2

Når du studerer låsekredsløb, kommer du på tværs af mange referencer til at indstille og nulstille logiske tilstande. Giv en enkel definition for hver af disse vilkår i sammenhæng med lås og flip-flop kredsløb.

Reveal svar Skjul svar

En lås anses for at være indstillet, når dens udgang (Q) er høj og nulstilles, når dens udgang (Q) er lav.

Bemærkninger:

At have en konsekvent definition for "set" og "reset" er vigtig, især da elever studerer flere latch-kredsløbstopologier og aktive lavindgange!

Spørgsmål 3

Kredsløbet vist her kaldes en SR-lås :

Udfyld sandtabellen for denne låsekreds:

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: Den endelige tilstand af denne sandhedstabel (hvor indgangene "Set" og "Reset" er begge høje) betegnes som regel ugyldige . Forklar hvorfor.

Bemærkninger:

"Latch" -tilstanden er den mest interessante i dette kredsløb. Diskuter hvad dette betyder for dine elever, især da det er umuligt at beskrive "latch" -staten i form af faste 1'er og 0'er.

Spørgsmål 4

Nogle digitale kredsløb anses for at have aktive lave indgange, mens andre har aktive højindgange. Forklar, hvad hvert af disse udtryk betyder, og hvordan vi kan identificere hvilken type input (e) et digitalt kredsløb har.

Reveal svar Skjul svar

En "aktiv-lav" -indgang er en, hvor den pågældende gate-funktion er aktiveret eller påkaldt i lav logisk tilstand. Aktivt lave indgange identificeres ved inversionsbobler (eller inversionskiler), der trækkes på IC-indgangsterminalerne. For eksempel er Enable-indgangen (EN) for det følgende integrerede kredsløb aktiv-lav, hvilket betyder, at chippen er aktiveret, når denne indgangslinje holdes ved jordpotentiale:

Denne SR-låsekreds har aktiv lavt forudindstillet (PRE)) og klart ((CLR)) indgange, hvilket betyder, at låsekredsen vil blive forudindstillet og ryddet, når hver af disse indgange er jordforbundne:

Aktive høje indgange, omvendt, engagerer deres respektive funktioner, når de bringes til strømforsyningsskinne (V DD eller V CC ) potentiale. Som man kan forvente, vil en aktiv høj indgang ikke have en inversionsboble eller -kile ved siden af ​​inputterminalen.

Udfordringsspørgsmål: Til mange studenters overraskelse er der et stort antal digitale logikkredsløbstyper bygget med aktive lavindgange. Forklar hvorfor. Tip: De fleste af disse kredsløbstyper og -funktioner var pionerer med TTL-logik snarere end CMOS-logik.

Bemærkninger:

Aktivt lave indgange har en tendens til at forvirre mange elever, derfor min usædvanligt lange og beskrivende svar.

Spørgsmål 5

Kredsløbet vist her kaldes en SR-lås :

Identificer hvilken af ​​de to indgangslinjer der er Set, og hvilken er nulstillingen, og skriv derefter en sandhedstabel, der beskriver funktionen af ​​dette kredsløb.

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: Hvorfor er inputene benævnt (Set) og (Reset), snarere end bare Set og Reset "notes hidden"> Noter:

"Latch" -tilstanden er den mest interessante i dette kredsløb. Diskuter hvad dette betyder for dine elever, især da det er umuligt at beskrive "latch" -staten i form af faste 1'er og 0'er. Spørg også dine elever om at identificere den "ugyldige" tilstand af denne låsekreds, og for at forklare, hvorfor den hedder "ugyldig".

Diskuter den aktive lav karakter af denne låsekreds input. Forklar til dine elever, at mange digitale funktioner har aktive lavt indgange, og at det er almindeligt at betegne disse input ved at skrive en boolsk komplementeringslinje over inputets navn.

Spørgsmål 6

Låse kredsløb er ofte tegnet som komplette enheder i deres egen blok symboler, snarere end som en samling af individuelle porte:

Dette forenkler skematiske tegninger, hvor låse anvendes, meget som brugen af ​​gate symbolisme (i modsætning til tegning af individuelle transistorer og modstande) forenkler diagrammerne for mere elementære digitale kredsløb.

Fra blokbloksymbolerne vist i dette spørgsmål er der mulighed for at bestemme, hvilken SR-lås er bygget med NOR-porte, og hvilken er bygget med NAND-porte "# 6"> Reveal svar Skjul svar

Dette er lidt af et trick spørgsmål. Hvis NOR og NAND er de eneste portvalg, der er til rådighed, bliver venstre lås lavet af NOR-porte, og den højre lås er lavet af NAND-porte. Det er dog muligt at lave SR-låse ud af andre porte end NOR eller NAND.

Udfordringsspørgsmål: Kan du tænke på andre porttyper, der kunne bruges til at opbygge SR-låsekredsløb? Tip: Der er mindst to alternativer til NOR og NAND!

Bemærkninger:

Hvis eleverne sætter sig fast på udfordringsspørgsmålet, hvisk du bare "DeMorgan's sætning" til dem og se hvad der sker!

Spørgsmål 7

Følgende relæ logik kredsløb er til at starte og stoppe en elektrisk motor:

Tegn CMOS logikporten ækvivalent til denne motor start-stop kredsløb ved hjælp af disse to trykknappens switche som input:

Sørg for, at din skematiske er færdig og viser, hvordan logikporten vil køre elmotoren (via den viste strømtransistor).

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: Hvorfor er Stop-kontakten normalt normalt lukket i motorstyringskredsløb, uanset om det er relælogik eller halvlederlogik "Noter skjult"> Noter:

Diskuter opfølgningsspørgsmål med dine elever. Hvorfor er "Stop" -knappen normalt normalt lukket, hvis vi har frihed til at vælge normalt åbne kontakter? Hvorfor ikke standardisere trykknapperne, så de begge er af samme type? Svaret har at gøre med kredsløbsfejl, og hvad anses for at være den sikreste form for fejl.

Jeg formoder, at mange studerende vil forsømme at inkludere basismodstanden i deres design. Denne modstand er imidlertid vigtig af hensyn til drivporten. Du vil måske endda bruge lidt klassetid med dine elever, der beregner en passende værdi af modstand, givet sådanne parametre som:

Motor "løb" strøm = 300 mA
Transistor p = 50
V DD = 6 volt DC

Udfordringsspørgsmålet kan være for avanceret til studerende, som endnu ikke har oplevet smerterne i at forsøge at betjene strømforsyninger og logiske enheder fra samme DC-bus. Det er nok nok at sige, at det er en god designregel at holde separate DC-strømforsyninger til logik- og belastningskredsløb, selvom de er nøjagtig samme spænding!

Spørgsmål 8

En praktisk anvendelse af SR-låsekredsløb er omskifter afbrydelse . Forklar, hvad "hoppe" refererer til i mekaniske kontakter, og forklar også hvordan dette kredsløb eliminerer det:

Vis også, hvor et oscilloskop kunne forbindes for at vise en hvilken som helst switch "hoppe" og forklare, hvordan oscilloskopet skal konfigureres til at fange denne overgangsperiode.

Reveal svar Skjul svar

SR-låsekredsløbets "låsende" evne holder udgangstilstanden stabil under den mekaniske omskifters hoppende handling, så en "ren" outputovergang kan finde sted.

Hvis der tilsluttes indgangssonden til et oscilloskop til enten S- eller R-indgangen på låsen, vil der blive vist hoppe, hvis det forekommer. For at indfange denne begivenhed skal 'scope'et konfigureres til single-sweep-tilstand og have de udløsende kontroller korrekt indstillet. Et digitalt lagringsoscilloskop er afgørende for denne type arbejde!

Opfølgningsspørgsmål: Hvordan foreslår du at vælge passende nedslagsmodstandsstørrelser for dette kredsløb eller et hvilket som helst CMOS-kredsløb for den sags skyld "noter skjult"> Noter:

Mange lærebøger bruger switch debouncing som et praktisk eksempel på SR latch funktion, så jeg vil ikke gider give tip om, hvordan dette kredsløb fungerer. Lad eleverne lave deres egen forskning, og lad dem forklare det under diskussionen.

Hvis eleverne har brug for praktiske eksempler på, hvordan switch "hoppende" kan være dårlig, foreslå digitale modkretser, hvor en mekanisk omskifter får en tæller til at øge (eller formindske) en gang pr. Aktivering. Hvis tændingen springer, vil tælleren øge (eller formindske) mere end en gang pr. Aktivering af omskifteren, hvilket er uønsket.

Oscilloskop udløsende er et af de funktioner, der adskiller nybegyndere 'scope brugere fra kompetente' scope brugere. Enhver kan lære at vise en gentagen bølgeform på et oscilloskop med et minimum af justering. Mange moderne digitale oscilloskoper har endda "auto-configure" funktioner til at låse i sådanne bølgeformer til visning. For at oprette triggering på engangshændelser kræver det imidlertid, at brugeren ikke kun forstår oscilloskopets funktioner, men også arten af ​​arrangementet, der skal indfanges.

Bemærk til dine elever, hvordan latchens (Q) -udgang ikke går overalt. Ofte har vi applikationer, hvor den anden udgang af en lås er ubrugt. Spørg dine elever om, hvorvidt dette er et problem. (Hvis du får blankestjerner fra at stille dette spørgsmål, skal du minde eleverne om, at ubrugte CMOS-indgange skal være jordet eller bundet til V DD, ellers kan der opstå skader. Spørg dem, om den samme regel gælder for gateudgange.) Dette vil være en god gennemgang af intern gate kredsløb konstruktion.

Spørgsmål 9

Udfyld timediagrammet, der viser tilstanden for Q-udgangen over tid, når indstillings- og nulstillingsbryderne aktiveres. Antag at Q begynder i lav tilstand ved opstart:

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: Udfyld et skematisk diagram, der viser, hvordan latchens (Q) -udgang kunne tænde en elektrisk motor gennem en bipolær forbindelsestransistor. Afgør også om låsen kredsløb ville sourcing eller synkronisere strøm til transistoren når motoren kører:

Bemærkninger:

Intet særligt her i dette spørgsmål. Måske er det primært at gøre eleverne bekendte med begrebet tidsplan, og hvordan man overfører sandtabellfunktionen af ​​et bestemt logisk kredsløb til et tidsdomæne-plot.

Spørgsmål 10

En elev bygger denne enkle SR-låse til deres laboratorieeksperiment:

Når eleverne styrker dette kredsløb, opdager hun noget underligt. Sommetider spærrer spærren sig i indstillet tilstand (Q høj og (Q) lav), og andre gange tændes den i nulstillingstilstanden (Q lav og (Q) høj). Opstartstilstanden for deres kredsløb synes at være uforudsigelig.

Hvilken tilstand skal deres kredsløb strømme op i "# 10"> Reveal svar Skjul svar

Kredsløbet er fint og fungerer korrekt. Den normale strømtilstand for en låsekreds er uforudsigelig, så længe begge indgange er inaktive.

Bemærkninger:

Selvom selve kredsløbet er simpelt, er fænomenet ikke. Fortæl dine elever om, at hvad de har at gøre med her er noget, der hedder en løbskondition, hvor to eller flere porte forsøger at "race" hinanden for at nå en bestemt logisk tilstand. Analyser strømforsyningstilstanden for dette kredsløb med dine elever, og de vil se, at der er en ustabil tilstand, når begge indgange er inaktive!

Spørgsmål 11

Kredsløbet vist her er en låget SR låse. Skriv sandtabellen for dette låsekreds, og forklar funktionen af ​​"Enable" (E) input:

Reveal svar Skjul svar

Når aktiveringsindgangen er lav (0), ignorerer kredsløbet indstillings- og nulstillingsindgangene:

Bemærkninger:

Endnu et niveau af gating tilføjet til en SR latch kredsløb!

Spørgsmål 12

Her er en SR-låsekreds, bygget fra NAND-porte:

Tilføj to yderligere NAND porte til dette kredsløb, konverter det til en gated SR-lås, med en Enable (E) input, og skriv sandtabellen til det nye kredsløb.

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: Forklar hvorfor indgangene til låsekredsen ikke er aktive-lave, som de var før tilføjelsen af ​​de to ekstra NAND-porte. Hvorfor har denne lås med andre ord S og R input snarere end (S) og (R) input som det gjorde før "noter skjult"> Noter:

Spørg dine elever, hvis de ser nogen praktisk fordel for denne låsekreds over en gated låse bygget fra NOR-porte. Hvad hvis de skulle bygge et låskredsløb fra individuelle porte, snarere end som et komplet integreret kredsløb i sig selv? Ville et design være at foretrække frem for det andet?

Så spørg dine elever om at sammenligne sandtabellerne fra de to forskellige typer gated låse. Er der nogen forskel i drift overhovedet mellem låsen bygget med NAND-porte og låsen bygget med NOR-porte?

Spørgsmål 13

Her bruges en gated SR-lås til at styre elenergien til en kraftig ultraviolet lampe, der bruges til sterilisering af instrumenter i et laboratoriemiljø:

Baseret på din viden om, hvordan gated SR-lås fungerer, hvad er formålet med "Lockout" -knappen "kompakt">

Lampen er slukket
"Lockout" -knappen sender et "lavt" signal til låsens aktiveringsindgang

Modificer dette kredsløb, så det aktiverer dørlås-solenoiden, hvilket giver adgang til kammeret, kun hvis ovenstående betingelser er begge rigtige.

Reveal svar Skjul svar

"Lockout" -knappen deaktiverer effektivt "On" og "Off" kontrollerne, når den sender et "lavt" signal til låsens Aktiver input.

Dette kredsløb anvender både et solid state relay (SSR) og et elektromekanisk relæ til interposing mellem låsen og lampen. Disse enheder gør det muligt for lavspændingslåsekredsløbet at udøve kontrol over højeffektlampen.

Her er en mulighed for dørlås kontrol:

Opfølgningsspørgsmål: Der er bedre (sikrere) måder at opnå samme funktion. Antag for eksempel, at TRIAC inde i SSR'en skulle mislykkes, idet strømmen holdes til lampen, selvom låsen går i "reset" -tilstanden. Ville dørlåslogikken vist her forhindre nogen i at åbne døren og blive udsat for det stærke ultraviolette lys "noter skjult"> Noter:

Formålet med "Lockout" -knappen er ret simpelt, og det skal være nemt for eleverne at forklare. På den anden side er design og implementering af et dørlås sikkerhedskredsløb et mere komplekst spørgsmål, fortjener diskussion, fordi det involverer flere vigtige og realistiske overvejelser:

Hvordan går vi fra en simpel verbal beskrivelse af logiske forhold (sluk, aktiver lav) til et egentligt gate kredsløb?
Hvad er den sikreste strategi at bruge til at bestemme, hvornår det er sikkert at åbne døren?
Hvordan skal dørlåslogikken indsætte sig selv til solenoiden (dette er ikke vist i svaret!)?
Hvordan ville principperne om lock-out / tag-out gælde for dette system, hvis vi nærmer os problemet ud fra vedligeholdelsespersonale snarere end laboratoriepersonale?

Udfordringsspørgsmålet får eleverne til at tænke på virkelige strømme og spændinger og begrænsningerne for hver enhed.

Spørgsmål 14

En variation på den låge SR låse kredsløb er noget, der hedder D-låsen :

Udfyld sandtabellen for dette D-låsekreds, og identificer, hvilke rækker i sandtabellen der repræsenterer henholdsvis sæt, nulstil og låsestater .

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Da denne port ikke rent faktisk har "Set" og "Reset" indgange, skal du bede dine elever om at forklare, hvilke betingelser der defineres for "set" og "reset". Bemærk, at disse tilstandsmærker kan anvendes på enhver type låsekreds.

For mange af jeres elever kan denne låsekreds virke temmelig ubrugelig. Forklar dem, at denne grundlæggende lås kan bruges til at danne hukommelsesceller, hvor hver D-lås lagrer 1 binær bit information! Bed dine elever om i deres eget ord at forklare, hvordan låsningen af ​​dette kredsløb udgør en hukommelsesfunktion. Under hvilken tilstand vil de gemte oplysninger i en D-låsehukommelsescelle gå tabt "panelpanelets standardpanel"

Spørgsmål 15

Udfyld timediagrammet, der viser tilstanden for Q-udgangen over tid, når indgangsswitcherne aktiveres. Antag at Q begynder i lav tilstand ved opstart:

Reveal svar Skjul svar

Opfølgningsspørgsmål: Udfyld et skematisk diagram, der viser, hvordan dette låskredsløb kunne tænde og slukke for en motor gennem en MOSFET.

Også kommentere om din MOSFET kilder strøm til motoren eller synker strøm fra motoren.

Bemærkninger:

Nogle elever kan være forvirrede med bredden af ​​den sidste puls på Q-udgangen. Påmind dem om, at Q følger D, så længe aktiveringsindgangen er aktiveret!

Spørgsmål 16

Udfyld timediagrammet, der viser tilstanden for Q-udgangen over tid, når indgangsswitcherne aktiveres. Antag at Q begynder i lav tilstand ved opstart:

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Lad dine elever forklare præcis, hvordan de ankom til den løsning, de gjorde for output-bølgeformen. Bruger de en sandhedstabel til SR-låsen for at finde ud af, hvad der sker "panelpanelets standardpanel"

Spørgsmål 17

En analog-til-digital-omformer er et kredsløb, der indtaster en variabel (analog) spænding eller strøm og udsender flere bit binær data svarende til størrelsen af ​​den målte spænding eller strøm. I kredsløbet vist her anbringer en ADC et spændingssignal fra et potentiometer og udsender et 8-bit binært "ord", som derefter kan læses af en computer, transmitteres digitalt over et kommunikationsnetværk eller gemmes på digitale medier:

Når indgangsspændingen ændres, ændres det binære nummer, der udføres af ADC'en, også. Antag imidlertid, at vi vil have prøve-og-hold- kapacitet tilføjet til dette dataindsamlings kredsløb, så vi kan "fryse" ADC'ens output efter ønske. Forklar, hvordan brugen af ​​otte D-låsekredsløb giver os denne mulighed:

Reveal svar Skjul svar

Når Sample / Hold-kontakten er i "low" -positionen, falder D-låsen helt i "Latch" -tilstanden og holder de sidste gyldige indgangsstillinger på deres Q-udgange.

Bemærkninger:

Sample-and-hold-kredsløb er ret almindeligt i moderne dataindsamling og andre typer elektroniske systemer. I dette tilfælde fremviser prøve-og-hold en praktisk anvendelse af D-låsekredsløb. Hvis dine elever endnu ikke har hørt om analog-til-digital-omformere, kan det være en god ide at diskutere nogle af deres generelle principper. Ingen kendskab til deres interne arbejde er imidlertid nødvendig for at forstå det kredsløb, der er vist i spørgsmålet.

Spørgsmål 18

Gated låse kredsløb kommer ofte pakket i flere mængder med fælles gate indgange, således at mere end en af ​​låsene inden for det integrerede kredsløb vil blive aktiveret og deaktiveret samtidigt. Undersøg dette logiske symbol, der repræsenterer 74AC16373, en 16-bit D-type låse med tri-state udgange:

Bemærk hvordan de 16 D-låse er opdelt i to grupper på otte. Forklar de fire indganges funktioner øverst på symbolet (1EN, C1, 2EN og C2). Hvilke af disse indgangslinjer svarer til "Enable" -indgangene ses på enkelt D-type låse kredsløb "# 18"> Reveal svar Skjul svar

Indgange C1 og C2 udfører standard "Aktiver" -funktionen til D-type låseindretninger inden for dette integrerede kredsløb. 1EN og 2EN indgange styrer tri-state udgange. Deres "kile" symboler betyder "suppleret" og svarer til "boblerne" set på traditionelle port symboler.

For at gøre alle seksten låse aktiver og deaktiver som en, skal du overføre aktiveringsindgangene som sådan:

Bemærkninger:

Dette spørgsmål introducerer ikke kun eleverne til begrebet multiple latches i et enkelt integreret kredsløb, men det viser også et eksempel på IEEE / ANSI "block" symbolik. Dine elever, der efterhånden har været godt tilpasset ideen om selvstændig forskning, skulle have fået dataarket for dette kredsløb (74AC16373) som led i deres undersøgelse. Oplysningerne i databladet skulle vise sig at være ret informative i besvarelsen af ​​deres spørgsmål om aktivere inputfunktioner, tri-state-udgange og lignende. Hvis de ikke har hentet dataark, og ikke kan forstå svarene på spørgsmålet / spørgsmålene, skal du ikke bare fortælle dem - få dem til at se det op for sig selv!

Spørgsmål 19

I mange typer digitale systemer fases et sæt kvadratbølgesignaler fra hinanden med 90 o . Et sådant faseforhold kaldes kvadratur .

Bestem output fra en D-type låse til dette par kvadratur signaler, der påføres D og E indgange over tid:

Derefter bestemmer udgangen af ​​en D-type lås, når faseforholdet er omvendt (D fører E med 90 o, i stedet for E førende D med 90 o ):

Reveal svar Skjul svar

Bemærkninger:

Studerende skal være dygtige til at analysere pulsdiagrammer, især med låsekredsløb (og senere med flip-flops), fordi disse typer kredsløb ofte finder anvendelse i pulsdrevne systemer.

Spørgsmål 20

Denne envejs gade er udstyret med en alarm til signaldriverne går på den forkerte måde. Sensorerne arbejder ved at lysstråler bliver brudt, når en bil passerer mellem dem. Afstanden mellem sensorerne er mindre end længden af ​​en normal bil, hvilket betyder, at når en bil går forbi, første stråle er brudt, så bliver begge stråler brudt, så er kun den sidste stråle knækket, så er ingen stråle brudt. Sensorerne er fototransistorer, der kun er følsomme over for det snævre spektrum af lys, der udsendes af laserlyskilderne, således at omgivende sollys ikke vil "narre" dem:

Begge sensorer forbinder til indgange på en D-type lås, som derefter tilsluttes nogle andre kredsløb for at lyde en alarm, når en bil går ned ad vejen på den forkerte måde:

Det første spørgsmål er dette: Hvilken vej er den rigtige måde at køre ned ad gaden "# 20"> Reveal svar Skjul svar

Venstre til højre er den rigtige kørselsretning for denne gade.

Hvis sensor A lyskilde fejler, aktiveres alarmen aldrig. En mislykket lyskilde til sensor B vil have forskellige effekter på systemet, afhængigt af om sensor A sendte et "højt" eller et "lavt" signal til låsekredsløbet på det tidspunkt, hvor B's lyskilde mislykkedes. Jeg vil lade dig regne ud, hvilken vej der udløser alarmen!

Bemærkninger:

Dette spørgsmål er en stor problemløsning øvelse. Studerende skal finde ud af, hvordan man opsætter det, så de kan anvende reglerne for låsekredsløb og gate kredsløb, så skal de analysere det korrekt! Tilbring masser af klasseværelset tid til en diskussion af dette problem.

Studerende kan vise en modvilje mod at tegne et timediagram, når de nærmer sig dette problem, selv når de indser brugen af ​​et sådant diagram. I stedet vil mange forsøge at finde ud af kredsløbet ved blot at se på det. Bemærk vægten på ordet "prøve". Dette kredsløb er meget sværere at regne ud uden et tidsdiagram! Afhold din forklaring af dette kredsløb, indtil hver elev viser dig et tidsdiagram for det. Fremhæv det faktum, at dette trin, selvom det bruger lidt tid, faktisk er en tidsparer i sidste ende.

Det er let som instruktør at fokusere så intensivt på at undervise i elektronisk teori om, at andre praktiske forhold bliver forsømt. Elektroniske teknikere og ingeniører arbejder ikke bare på kredsløb; de arbejder på systemer, der tilfældigvis beskæftiger elektroniske kredsløb. I sidste ende næsten alle elektroniske kredsløb de arbejder med vil have noget forhold til den fysiske verden. Problemløsning øvelser i skolen skal omfatte scenarier svarende til det virkelige liv, hvor betingelser og funktioner bortset fra elektronik har en rolle i løsningen af ​​løsningen. Kun ved at udsætte eleverne for problemer, der kræver, at de tænker ud over ren elektronik, bliver de tilstrækkeligt forberedt til at imødekomme udfordringerne i deres fremtidige karriere.

Spørgsmål 21

Identificer mindst en komponentfejl, som vil medføre, at "(Q)" LED'en altid forbliver slukket, uanset hvad der blev gjort med indgangsswitcherne.

For hver af dine foreslåede fejl, forklar hvorfor det vil medføre det beskrevne problem.

Reveal svar Skjul svar

Modstand R 3 mislykkedes åbent.
NOR gate U 1 output mislykkedes lavt.
Modstand R 1 mislykkedes åben (forsynet tilstrækkelig omgivende elektrisk støj til at aktivere en flydende gateindgang).
"Set" -kontakterne blev ikke kortsluttet.

Bemærkninger:

Låse kredsløb kan være forvirrende på grund af deres brug af positiv feedback. Spørgsmål som dette er vigtige værktøjer til at hjælpe med at udvikle dine elevernes forståelse af låsekredsløb.

Spørgsmål 22

Identificer mindst en komponentfejl, der vil medføre, at "Q" LED'en altid forbliver tændt, uanset hvad der blev gjort med indgangsswitcherne.

For hver af dine foreslåede fejl, forklar hvorfor det vil medføre det beskrevne problem.

Reveal svar Skjul svar

NOR gate U 2 output mislykkedes høje.
Trådbrud mellem "Reset" -kontakten og modstanden R 2 (selvom det kun var den eneste fejl, kan Q-LED'en aktiveres ved opstart, skal du bare slukke for strømmen, når "Set" -knappen er blevet trykket).

Opfølgningsspørgsmål: Forklar hvorfor problemets art udelukker muligheden for, at den eneste fejl er noget relateret til feedbackforbindelserne mellem U 1 og U 2 .

Bemærkninger:

Låse kredsløb kan være forvirrende på grund af deres brug af positiv feedback. Spørgsmål som dette er vigtige værktøjer til at hjælpe med at udvikle dine elevernes forståelse af låsekredsløb.

Spørgsmål 23

En meget almindelig form for låsekredsløb er det simple "start-stop" -relækredsløb, der anvendes til motorstyringer, hvorved et par momentkontaktknapkontakter styrer driften af ​​en elektrisk motor. I dette særlige tilfælde viser jeg et lavspændingsstyringskreds og en 3-faset, højere spændingsmotor:

Forklar driften af ​​dette kredsløb, fra det tidspunkt, hvor "Start" -knappen aktiveres til den tid, hvor "Stop" -knappen aktiveres. Den normalt åbne M1-kontakt, som er vist i lavspændingsstyringskredsløbet, kaldes almindeligvis en tætningskontakt . Forklar, hvad denne kontakt gør, og hvorfor det kan kaldes en "seal-in" -kontakt.

Reveal svar Skjul svar

Selv om "Start" og "Stop" -knapperne er kortvarige, gør "seal-in" -kontakten kredslåsen i et af to tilstande: enten motorstrøm eller motorkraft.

Bemærkninger:

Motor "start-stop" kredsløb er meget almindelige i industrien og gælder for applikationer ud over elmotorer. Spørg dine elever om de kan tænke på nogen ansøgning om et kredsløb som dette.

Spørgsmål 24

En studerende beslutter at bygge et motor start / stop kontrol kredsløb baseret på logikken af ​​en NOR gate SR latch, snarere end det sædvanlige simple "seal-in" kontakt kredsløb:

Kredsløbet virker fint, bortset fra at sommetider starter motoren alt i sig selv, når kredsløbet først tændes! Andre gange forbliver motoren slukket efter opstart. Med andre ord er strømforsyningstilstanden for dette kredsløb uforudsigeligt.

Forklar hvorfor dette er sådan, og hvad der kan gøres for at forhindre motoren i at blive i drift i "løb" tilstand.

Reveal svar Skjul svar

Hvad du har her er noget, der hedder en løbskondition, hvor to eller flere relæer "race" hinanden for at opnå gensidigt eksklusive stater. Dette er et svært problem at løse, men løsningen (og ja, der er mere end én gyldig løsning!) Involverer uvægerligt "rigging" i løbet, så en af ​​relæerne er garanteret at "vinde".

Bemærkninger:

Analyser strømforsyningstilstandene i dette kredsløb med dine elever, og "race" -betingelsen bliver tydelig. Sådanne problemer kan være meget vanskelige at lokalisere og rette i det virkelige liv, så det er godt at udsætte eleverne for dem tidligt i deres uddannelse og i sammenhænge, ​​hvor kredsløbene ikke er for forvirrende.

Spørgsmål 25

Lad ikke bare sidde der! Byg noget !!

At lære at analysere relæ kredsløb kræver meget undersøgelse og praksis. Normalt praktiserer eleverne ved at arbejde igennem masser af prøveproblemer og kontrollere deres svar mod dem fra lærebogen eller instruktøren. Mens dette er godt, er der en meget bedre måde.

Du vil lære meget mere ved faktisk at opbygge og analysere rigtige kredsløb, så din testudstyr giver svarene "i stedet for en bog eller en anden person. Følg disse trin for succesfulde øvelser i kredsløbsopbygning:

  1. Tegn skematisk diagram for relækretsen, der skal analyseres.
  2. Opbyg forsigtigt dette kredsløb på et brødbræt eller andet passende medium.
  3. Kontroller nøjagtigheden af ​​kredsløbets konstruktion, efter hver ledning til hvert forbindelsessted, og kontroller disse elementer en for en på diagrammet.
  4. Analyser kredsløbet, bestemmer alle logiske tilstande for givne indgangsforhold.
  5. Mål forsigtigt de logiske tilstande for at kontrollere nøjagtigheden af ​​din analyse.
  6. Hvis der er fejl, skal du omhyggeligt kontrollere dit kredsløbs konstruktion mod diagrammet, og analyser derefter kredsløbet omhyggeligt igen og mål igen.

Sørg altid for, at strømforsyningsspændingsniveauerne er inden for specifikationen for de relæspoler, du planlægger at bruge. Jeg anbefaler at bruge pc-kort relæer med spole spændinger egnet til enkeltbatteri strøm (6 volt er god). Relæspoler tegner en smule mere strøm end f.eks. Halvlederlogiske porte, så brug et 6-volts batteri med lantern for tilstrækkelig levetid.

En måde du kan spare tid på og reducere muligheden for fejl er til at begynde med et meget simpelt kredsløb og trinvis tilføje komponenter for at øge dens kompleksitet efter hver analyse, i stedet for at opbygge et helt nyt kredsløb for hvert øvelsesproblem. En anden tidsbesparende teknik er at genbruge de samme komponenter i en række forskellige kredsløbskonfigurationer. På den måde må du ikke måle en komponents værdi mere end én gang.

Reveal svar Skjul svar

Lad elektronerne selv give dig svarene på dine egne "praksisproblemer"!

Bemærkninger:

Det har været min erfaring, at eleverne kræver meget praksis med kredsløbsanalyse at blive dygtige. Til dette formål giver instruktører normalt deres elever mange øvelsesproblemer til at arbejde igennem og giver svar til, at eleverne tjekker deres arbejde imod. Mens denne tilgang gør eleverne dygtige i kredsløbsteori, undlader det at uddanne dem fuldt ud.

Studerende behøver ikke bare matematisk praksis. De har også brug for rigtige, praktisk praktiske bygningskredsløb og brug af testudstyr. Så jeg foreslår følgende alternative tilgang: eleverne skal bygge deres egne "praksisproblemer" med virkelige komponenter og forsøge at forudsige de forskellige logiske tilstande. På denne måde kommer relæteori "levende", og de studerende får praktisk færdighed, de ikke ville vinde ved blot at løse boolske ligninger eller forenkle Karnaugh-kort.

En anden grund til at følge denne metode er at lære studerende videnskabelig metode : processen med at teste en hypotese (i dette tilfælde logiske tilstand forudsigelser) ved at udføre et rigtigt eksperiment. Studerende vil også udvikle rigtige fejlfindingskompetencer, da de lejlighedsvis laver kredsløbsbyggeri fejl.

Tilbring et par øjeblikke med din klasse for at gennemgå nogle af de "regler" for bygningskredsløb, før de begynder. Diskuter disse spørgsmål med dine elever på samme socratiske måde, som du normalt vil diskutere arbejdsarkets spørgsmål, snarere end blot at fortælle dem, hvad de burde og ikke burde gøre. Jeg ophører aldrig med at blive overrasket over, hvor dårlige eleverne får fat i instruktioner, når de præsenteres i et typisk foredrag (instruktørmonolog) format!

En note til de instruktører, der kan klage over den "spildte" tid, der kræves for at få eleverne til at opbygge virkelige kredsløb i stedet for bare at matematisk analysere teoretiske kredsløb:

Hvad er formålet med eleverne, der tager dit kursus? Panelarkontrolpanelets standardpanel?

Spørgsmål 26

Låsekredsløb såsom SR-låsen og D-låsen betegnes ofte som transparente digitale enheder. Forklar hvad dette udtryk betyder, og hvorfor låse er klassificeret som sådan.

Reveal svar Skjul svar

En "transparent" digital enhed er en, hvis output umiddelbart og asynkront (transparent) følger indgangssignalet (n), når det er aktiveret. Derimod er mange andre digitale enheder synkrone, hvilket betyder, at deres output kun følger indgangene på bestemte tidspunkter (ved kommandoen for et "ur" signal).

Bemærkninger:

Udtrykket "gennemsigtigt" bliver mere meningsfuldt, når lås og flip-flops sammenlignes med hinanden.

  • ← Forrige regneark

  • Regneark Indeks

  • Næste regneark →