Hoofdstuk5. 1 Hoofdstuk5: Praktische realisatie van logische schakelingen. Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Hoofdstuk5. 1 Hoofdstuk5: Praktische realisatie van logische schakelingen. Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, 2005 1 / 19"

Nathan van Veen
8 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Hoofdstuk5 1 Hoofdstuk5: Praktische realisatie van logische schakelingen Inleiding Bestaande poortschakelingen Hoog- en laagactieve signalen Poorten en hun waarheidstabel Praktische realisaties Ingangsschakelingen Ingangsschakelingen met galvanische scheiding Uitgangsschakelingen Uitgangsschakelingen met galvanische scheiding Overdracht van een digitaal signaal over een langere afstand Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

Ingangsschakelingen met galvanische scheiding Uitgangsschakelingen Uitgangsschakelingen met galvanische scheiding

2 Inleiding Hoe logische schakelingen in de praktijk bouwen? Hoe in- en uitgangen aansluiten? Welke digitale bouwstenen zijn er in de praktijk verkrijgbaar? Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

3 Vertragingstijd definities Drie verschillende reeksen: 4000 series (oud,+6v) en de 74xx series (nieuw 6V), 54xx Verschillen: 1 werkingstemperatuur: 0-70 vs voedingsspanning: +6V (CMOS) vs. 2-6V(HC) of 5V(HCT) 3 maximale frequentie: 1MHz vs MHz 4 uitgang: 5mA leveren vs mA Extra productiedatum: jaartal(2)+productieweek(2) xx staat voor standaard, H (high-speed), L(low-power), S(Schottky), LS(low-power Schottky), AS(advanced Schottky), ALS, C(Complementary), HC(High speed complementary), HCT(High-speed TTL complementary), AC(Advanced high-speed CMOS),... Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

16-20mA Extra productiedatum: jaartal(2)+productieweek(2) xx staat voor standaard, H (high-speed), L(low-power), S(Schottky), LS(low-power Schottky), AS(advanced

4 Vertragingstijd definities Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

5 Hoog- en laagactieve signalen In- en uitgangschakelingen waar/actief als signaalniveau hoog hoogactief signaal In- en uitgangschakelingen waar/actief als signaalniveau laag laagactief signaal Meestal hoogactieve signalen Omzetting hoogactief naar laagactief gebeurt via invertor 1 Door een keuze van de verwachte ingangs- en uitgangsignalen (hoog-laag actief) verandert het actieve niveau van het ingangssignaal 2 Door een verandering van logische niveau via een invertor verandert men het actieve niveau van het ingangssignaal 4 gevallen: zelfde, waar actief hoog waar actief laag, waar actief hoog onwaar actief hoog, waar actief hoog onwaar actief laag Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

actief) verandert het actieve niveau van het ingangssignaal 2 Door een verandering van logische niveau via een invertor verandert men het actieve niveau van het ingangssignaal 4

6 Hoog- en laagactieve signalen Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

7 Poorten en hun waarheidstabel Meestal hoogactieve signalen: AND/NAND/OR/NOR/EXOR Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

8 Praktische realisaties Als alle in- en uitgangssignalen laagactief zijn dan bekomen we: Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

9 Ingangssignalen Een ingang wordt verwezenlijkt door een schakelaar via laagactieve signalen: Waarom schakelaar niet bovenaan zetten en de weerstand naar de massa? 1 De 5V geleidt rechtstreeks naar de massa zonder omwegen 2 De weerstand R zorgt dat de stroom beperkt blijft (pull-up max. 65kΩ voor 40 µa in TTL en pull-down max. 250 Omega voor 1,6 ma uit TTL met 0,4V B-E) Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

1 De 5V geleidt rechtstreeks naar de massa zonder omwegen 2 De weerstand R zorgt dat de stroom beperkt blijft

10 Ingangssignalen Het sluitende/openend contact zorgt voor enkele vonkenbogen zodat er dender ontstaat 1 botsingen afhankelijk van type contact 2 duur van 1 tot 10 ms 3 schakelfrequentieteller zal te veel impulsen tellen!!! Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

contact 2 duur van 1 tot 10 ms 3 schakelfrequentieteller zal te veel

11 Debouncing met condensator Condensator werkt als een laagdoorlaatflter: Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

12 Debouncing met condensator Meer robuustheid wordt verkregen door een invertor met een Schmitt-trigger: Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

13 Debouncing met omschakelcontact Schakelaar met omschakelcontact (verbreek voor maak) kan dendervrij gemaakt worden door deze SR-flipflop die enkel van uitgang verandert als beide ingangen van 0-1 naar 1-0 gaan (0-0 doet niets) Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

van uitgang verandert als beide ingangen van 0-1 naar 1-0 gaan (0-0 doet

14 Softwarematige debouncing Een ingang wordt pas aanvaard als ze een tijdspanne gelijk gebleven is Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

15 Galvanische scheiding Indien de ingangs aan een hoge spanning hangt (220V) kan een kortsluiting/aardstromen de ganse schakeling vernielen. Oplossing: 1 relais contact 2 optokoppelaar (goedkoop-bedrijfszekere) Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

Oplossing: 1 relais contact 2 optokoppelaar (goedkoop-bedrijfszekere)

16 Uitgangsschakelingen uitgang onvoldoende om stroom te leveren voor lamp/relais/... versterkingstrap nodig via vermogenstransistor of Darlingtontransistor uitgangsstroom 400 µa + schakeltransitor (β = 20 40) stroom naar 8-16 ma (te weinig?) Relaisspoel is zelfinductantie die bij uitschakeling een stroomstoot door het circuit stuurt De stroomstoot wordt opgevangen door de vrijloopdiode die de energie absorbeerd Toegepast in elke IC (goedkoper) Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

17 Uitgangsschakelingen Eenvoudige LED aansturen via LED(1,6v)+R(3V)+Vcc(5V)+uitgang(0,4V): transistoren kan 6-10mA sinken Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

18 Galvanische scheiding Oplossing: 1 relais contact 2 optokoppelaar (goedkoop-bedrijfszekere) 3 solid state relais led+lichtgevoelige TRIAC: schakelen alleen bij nuldoorgang netspanning 4 levensduur lang + bedrijfszekerheid Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

schakelen alleen bij nuldoorgang netspanning 4 levensduur lang +

19 Overdracht Signalen worden differentieel doorgestuurd (twisted pair) in plaats van t.o.v. de massa Peter Slaets () Digitale en analoge technieken October 6, / 19

Vergelijkbare documenten

Logische Schakelingen

Logische Schakelingen Reader Elektro 2.2 Erik Dahmen Techniek en Gebouwde Omgeving Logische Schakelingen Inhoudsopgave: Definitie Logische Schakelingen EN / NEN functie OF / NOF functie NIET-functie De