UTJECAJ OTPORNIKA NA STANJE LOGIČKE NULE ULAZA LOGIČKOG SKLOPA

 

Ukoliko se kod logičkog sklopa ulazni signal dovodi neposredno na ulaz, stanje ulaza je određeno i ako je ulazni signal u granicama predviđen za tu vrstu logičkog sklopa, ne bi trebalo biti problema u radu sklopa. Međutim, ukoliko se ulazni signal vodi preko neke mreže elemenata, mogući su razni problemi ako se pri projektiranju ne vodi računa o njihovom utjecaju na ulaz sklopa. Ovdje se iznosi problematika utjecaja ulazne mreže koja se može svesti na otpornik R uz idealno stanje logičke nule na ulazu, tj. napon od nula volti iz izvora s unutarnjim otporom od nula oma. Naravno, kako u praksi situacija nije idealna po tom pitanju, dobivene rezultate je potrebno još korigirati.

 

Otpornik na jednom ulazu uz otvoren izlaz

 

 

Slika 1. prikazuje blok shemu sklopa za ispitivanje utjecaja ulaznog otpornika na logički NI-sklop. Ulazna logička nula se ostvaruje spajanjem kraja otpornika na nulu, pretpostavlja se spoj ulaznog signala na samo jedan ulaz, a izlaz vrata je otvoren. Drugi ulaz vrata je spojen na napon napajanja kako ne bi utjecao na izlaz sklopa.

 

 

TTL-sklop 7400

 

 

Na slici 2. su rezultati mjerenja uz promjenu vrijednosti otpornika u koracima po 200 oma. Kao što se vidi na dijagramu (a), porastom vrijednosti otpornika povećava se i napon na ulazu logičkih vrata. Pri vrijednosti od 1000 oma, napon na ulazu dostiže vrijednost od 0,8V, što je dozvoljena najveća vrijednost za logičku nulu, a označena je točkom A. Osim toga, smanjuje se i otpornost na smetnje koje se mogu inducirati na ulaznoj mreži i vodovima. Ulazna struja se porastom otpornika smanjuje prema dijagramu (b), kao i izlazni napon prema dijagramu (c). Prema dozvoljenom naponu za logičku jedinicu za ovu seriju sklopova a koji iznosi 2V, ulazni otpor bi mogao biti najviše 2000 oma, ali samo uz otvoren izlaz, tj. bez drugih logičkih sklopova spojenih na izlaz. Ta vrijednost je označena točkom B. Pri tome je ulazni napon oko 1,3V, što je već jako blizu pragu prelaska u logičku jedinicu. Naime, otvorena vrata TTL-sklopa imaju napon od oko 1,62V i to je za sklop već jedinica. I mala smetnja može dovesti do krivog rada sklopa, a bez nekog naizgled razumljivog razloga.

 

U praksi je ulazni napon jednak nuli ukoliko se signal preko tipke, preklopke ili mikroprekidača dovodi na ulaz. Međutim, ukoliko se na ulaz dovodi signal nekog drugog logičkog sklopa ili tranzistorske sklopke, ulazni napon za logičku nulu je i do 0,2V viši, što prema dijagramu (a) slike2 znači kako je najveća dozvoljena vrijednost otpornika oko 700 oma. Osim toga, ukoliko se radi o složenijim sklopovima, pitanje je koje su tolerancije za interne logičke nivoe s obzirom na broj mogućih internih veza. 

 

74LS00, 74F00, 74HCT00

 

Za navedene primjerke nije izvedeno mjerenje s otpornikom na jednom ulazu jer se bez problema mogu primijeniti zaključci izvedeni iz mjerenja s dva ulaza.

Otpornik na dva ulaza uz otvoren izlaz

 

 

Ponekad se neki signal vodi na više ulaza sklopova što naravno mijenja utjecaj ulaznog otpornika. Zajedničko spajanje oba ulaza istih NI-vrata nije dalo uočljive promjene s obzirom na konstrukciju ulaza vrata, tj. više-emiterskom tranzistoru je svejedno vuče li otpornik struju preko jednog ili dva ulaza. Međutim, ukoliko se složi spoj prema slici 3, što je i najčešće u složenijim sklopovima, pojavljuje se novo ograničenje vrijednosti otpornika.

 

7400

 

 

Prema dijagramu (a) slike 4, ulazni napon doseže 0,8V pri otporniku od oko 550 oma, a ukoliko se npr. doda 0,2V izlaznog napona prethodnog sklopa, ograničenje je na oko 370 oma. Pri vrijednosti od oko 1100 nastaje lom krivulje, i pri tome izlaz prelazi u stanje logičke nule. Iako je prema dijagramu (b) dozvoljena vrijednost oko 1050 oma, malo termičko odstupanje ili smetnja dovodi do krive promjene stanja. Nije mjereno, ali ukoliko se ulazni signal vodi na više vrata, najveća dozvoljena vrijednost ulaznog otpornika se još smanjuje.

 

74LS00

 

 

74LS serija je projektirana za veće brzine i manje struje od 74xx, i prema tome je otpornija na utjecaj ulaznog otpornika, kao što se vidi na slici 5. Na dijagramu (b) se oko vrijednosti 4 k primjećuje lom izlazne krivulje. Srećom, za vrijeme mjerenja je bio uključen radio prijemnik na FM području i postavljen na jednu dalju postaju sa slabim signalom, a tijekom podešavanja potenciometra koji je simulirao otpornik,  iz zvučnika se začulo 'škripanje'. I sve je postalo jasno: vrata su zaoscilirala, a 'propad' izlaznog napona  je samo srednja vrijednost izlaznog napona mjerenog običnim digitalnim voltmetrom. Utvrđivanje amplitude, oblika i frekvencije signala nije u okviru ovih mjerenja, te je preskočeno ovom prilikom.

 

74F00

 

 

74F-serija je projektirana za još veće brzine te još otpornija na utjecaj otpornika na ulazu.

 

74HCT00

 

Za ova vrata dijagrami nisu prikazani jer mjerenjem nije uočen utjecaj ulaznog otpornika na ulazni i izlazni napon. Naime, za vrijednosti od nula oma do 1 M ulazni napon je bio 0V, a izlazni oko 4,93V.

 

Svojstva uz zatvoren izlaz

 

Iako je u početku bilo predviđeno i takvo mjerenje, ipak se odustalo nakon male analize. Naime, dok je izlaz u visokom stanju, ulazi kompatibilnih sklopova priključenih na izlaz vuku iz izlaza struje reda desetak mikroampera, a znatnije struje se pojavljuju tek kada izlaz pređe u nisko stanje, ali to je onda već van područja dozvoljenog napona za logičku jedinicu, tj. ispod 1,62V, koliko je obično napon na otvorenom ulazu TTL vrata. Međutim, ukoliko se na izlaz priključuje neki nekompatibilni sklop, recimo LE-dioda preko rednog otpornika na napajanje ili na masu, nivo logičke jedinice nije više bitan, ali pri projektiranju treba provjeriti utjecaj ulaznog otpornika i za takav spoj.

 

(Nastavak u izradi)

 

 

Početna stranica (Home Page)

 

Stranica postavljena: 16.10.2009.

Zadnja promjena: 25.10.2009.



   Brojilo postavljeno: 20. 3.2004.