Praktická elektronika/Obvody/Astabilní klopný obvod

Z Wikiknih
Skočit na navigaci Skočit na vyhledávání

Klopný obvod (KO) je elektronický obvod, který přechází mezi několika diskrétními stavy (nejčastěji dvěma), přičemž ke změně mezi stavy dochází skokově (překlopením).

Astabilní označované také jako AKO, nemají žádný stabilní stav, což znamená, že tyto obvody se neustále překlápějí (oscilují) mezi jedním a druhým stavem podle nastavené časové konstanty. Dají se použít jak k jednoduchým zapojením jako jsou blikače, houkačky a podobně, tak i ve složitých konstrukcích, například v procesorech (generátor taktovací frekvence.

Princip[editovat]

Schéma AKO

Nejjednodušší zapojení AKO a jeden z nejjednodušších obvodů vůbec zahrnuje použití dvou tranzistorů s dvěma zpožďovacími obvody. Po zapojení obvodu se začnou oba kondenzátory C1 a C2 nabíjet a tranzistory Q1 a Q2 se začnou otevírat. Jelikož jsou použity reálné tranzistory, které mají (vlivem nedokonalé výroby) mírně odlišné parametry, jeden z tranzistorů se otevře dříve. Za předpokladu, že se dříve otevře tranzistor Q1, kondenzátor C1 se začne vybíjet, čímž uzavře tranzistor Q2. Kondenzátor C2 se nabíjí a ještě více otevírá Q1 (kladná zpětná vazba). V okamžiku, kdy se C1 přebije na opačnou polaritu, vzroste na bázi Q2 napětí a ten se začne otevírat. Toto způsobí nabíjení kondenzátoru C1 a vybíjení C2. V tomto okamžiku se obvod skokově překlopí a na výstupu (kolektor jednoho z tranzistorů) se objeví opačná úroveň napětí.

Doba, po jakou bude na výstupu jeden nebo druhý stav je závislá na velikostech použitých součástek:

Perioda kmitání obvodu je:

Blikač[editovat]

Při konstrukci blikače bude vycházet ze schématu výše a sériově s rezistory R1 a R2 přidáme LED diody. Chceme aby oba oba stavy trval stejně dlouho, proto bude R2 = R3 a C1 = C2. Napájecí napětí U0 může být v rozsahu 3-5 V, můžeme tedy použít např. plochou baterii.

Součástky

  • U0 = 4,5 V (baterie)
  • R1, R4 = 100 Ω
  • R2, R3 = 68 kΩ
  • C1, C2 = 10μF / 12V
  • Q1, Q2 - BC 547
  • LED1, 2 - ⌀ 5mm

Hod mincí[editovat]

Následující modifikovaný astabilní klopný obvod simuluje hod mincí tak, že po stisknutí tlačítka K se začnou střídavě otevírat a zavírat tranzistory Q1 a Q2, vlivem čehož diody LED1 a LED2 blikají tak rychle, že vypadají jako by obě svítily. Po uvolnění tlačítka zůstane náhodně svítit pouze jedna z nich (panna nebo orel).[1]

Schéma obvodu simulujícího hod mincí

Součástky

  • U0 = 9V (baterie)
  • R1, R2 = 1 kΩ
  • R3, R4 = 100 kΩ
  • R5, R6 = 33 kΩ
  • C1, C2 = 100 nF
  • Q1 ,Q2 - BC547
  • LED1,2 - ⌀ 5 mm
  • K - tlačítko
  1. Rozhodovač ANO/NE [online]. Radioklub OK1KVK, [cit. 2020-05-19]. Dostupné online.