Klopné obvody Střední odborná škola Otrokovice www.zlinskedumy.cz Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Hubáček. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika 1 DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /3 Autor Ing. Miroslav Hubáček Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-EL-ELZ/2-EL-2/12 Název DUM Klopné obvody Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 26-51-H/01 Obor vzdělávání Elektrikář Vyučovací předmět Elektronická zařízení Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 16 – 17 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce učitelem, případně jako materiál pro samostudium, nutno doplnit výkladem; náplň: klopné obvody, rozdělení klopných obvodů, zapojení klopných obvodů, Schmittův klopný obvod Vybavení, pomůcky Počítač, dataprojektor, interaktivní tabule Klíčová slova Klopný obvod, astabilní, monostabilní a bistabilní klopný obvod, klopné obvody RS, JK, D a T, Schmittův klopný obvod Datum 11. 4. 2013

Klopné obvody Náplň výuky Definice klopného obvodu Rozdělení klopných obvodů Zapojení klopných obvodů Druhy bistabilních klopných obvodů Schmittův klopný obvod Využití v praxi

Definice klopného obvodu Klopný obvod je elektrický obvod, který může nabývat právě dvou odlišných stavů 0 – false F (nepravda) log 0 1 – true T (pravda) log 1 ke změně z jednoho stavu do druhého dochází skokově obvody se skládají ze dvou aktivních prvků pracujících ve spínacím režimu a zpětnovazebního členu jako aktivní prvky se využívají tranzistory pracující ve spínacím režimu zpětnovazebními členy jsou odpory nebo kondenzátory zpětnou vazbou se rozumí propojení výstupu jednoho tranzistoru se vstupem druhého tranzistoru

Činnost klopného obvodu klopný obvod se během své činnosti může nacházet ve stabilním nebo nestabilním stavu stabilní stav – pracovní režim obvodu, ve kterém klopný obvod setrvává tak dlouho, dokud není vnějším napěťovým impulsem překlopen do druhého stavu nestabilní stav – pracovní režim obvodu, ve kterém klopný obvod setrvává pouze omezenou dobu a pak se samovolně překlopí do původního stavu stavu stav klopného – je to stav, kdy jeden je tranzistor otevřen a druhý uzavřen klopné obvody mohou být využívány také jako paměťové prvky nebo jako zdroje impulzů

Rozdělení klopných obvodů Rozeznáváme tři druhy klopných obvodů astabilní − nemají žádný stabilní stav monostabilní − mají jeden stabilní stav bistabilní − oba stavy jsou stabilní tyto obvody slouží jako paměťové prvky (v anglicky psané literatuře jsou označovány jako obvody typu flip-flop) Schmittův klopný obvod − zvláštní typ klopného obvodu, který se používá především k úpravě tvaru impulzů První tři druhy klopných obvodů se také označují jako multivibrátory. Můžeme říct, že multivibrátory jsou klopné obvody, naopak to ale neplatí.

Kombinační a sekvenční obvody elektronické obvody, které realizují logické funkce dělíme do základních dvou skupin kombinační – výstupní stav systému závisí pouze na kombinaci vstupních proměnných sekvenční – generují výstupní stav na základě hodnoty vstupních logických proměnných a na základě předchozí hodnoty výstupu výstup těchto obvodů je tedy definován pouze tehdy, je-li definována časová posloupnost (sekvence) změn vstupních hodnot mezi tyto obvody patří i následující klopné obvody klopný obvod R-S klopný obvod J-K klopný obvod D

Astabilní klopný obvod – AKO tento obvod se neustále překlápí mezi jedním a druhým stavem podle nastavené časové konstanty je využíván jako impulzní generátor, tónový generátor, blikač dá se realizovat pomocí diskrétních součástek, pomocí logických členů nebo s využitím časovače 555 Obr. 1: Astabilní klopný obvod

Monostabilní klopný obvod – MKO má jeden stabilní stav, ze kterého je možné jej přepnout do stavu nestabilního obvod se sám po určité době přepne zpět do stabilního stavu tento typ obvodu je možné použít například jako zpožďovací prvek realizovat se dá stejně jako AKO Obr. 2: Monostabilní klopný obvod

Bistabilní klopný obvod – BKO má dva stabilní stavy mezi těmito stavy lze libovolně přepínat, pomocí signálů přivedených na vstupy tyto obvody se používají jako paměťové prvky Obr. 3: Bistabilní klopný obvod

Varianty BKO Bistabilní klopný obvod má mnoho variant mezi nejznámější patří RS, JK, D a T RS klopný obvod obvod má dva vstupy S – SET R – RESET logická „1“ na vstupu R nastaví výstup na hodnotu logická nula logická „1“ na vstupu S nastaví hodnotu vstupu na logickou jedna pokud je na R a S zároveň logická 1, mluvíme o zakázaném nebo také hazardním stavu znamená to, že tento stav není definován a pokud nastane tato kombinace, není předem možné určit, v jakém stavu se bude nacházet výstup obvodu

Varianty BKO JK klopný obvod JK má vstupy funkčně shodné s obvodem RS vstup J nastavuje hodnotu logická „1“ vstup K nastavuje hodnotu logická „0“ pokud jsou oba vstupy J a K aktivní vnitřní hodnota se při hodinovém pulzu neguje pro odstranění neurčitého stavu klopného obvodu RS byl vyvinut tzv. dvojčinný klopný obvod JK první klopný obvod se nazývá řídicí – master druhý klopný obvod je řízený – slave s náběžnou hranou hodinového impulsu se nastavuje úroveň na výstupech řídícího obvodu se sestupnou hranou hodinového impulsu se uzavírá vstup řídícího klopného obvodu a stav na jeho výstupu je kopírován řízeným klopným obvodem

Varianty BKO klopný obvod typu D obvod D realizuje jednobitovou paměť z obvodu RS se snadno vytvoří tak, že na vstup R přivedeme negovanou hodnotu vstupu S třetí vstup je hodinový – CLK (clock) výstupy klopného obvodu kopírují stav vstupního signálu po dobu, po kterou je na vstupu CLK logická „1“ při hodnotě logické „0“ na vstupu CLK zůstává na výstupech zachován poslední stav pokud je vstup CLK vybaven detekcí náběžné hrany, zapamatuje se stav vstupu „Data“ v okamžiku náběžné hrany klopné obvody typu D mohou sloužit jako paměti binární informace, která se vybaví hodinovým impulsem k dalšímu zpracování

Varianty BKO klopný obvod typu T obvod T slouží jako přepínač paměti s každou náběžnou hranou dojde ke změně výstupního stavu na inverzní k předchozí z principu se jedná o frekvenční děličku poměr výstupní a vstupní frekvence je určen vztahem fOUT = 1 2 fIN Schmittův klopný obvod jeho základní vlastností je hystereze výstup je závislý nejen na hodnotě vstupu, ale i na jeho původním stavu hystereze zabraňuje vzniku zákmitů výstupního signálu v okolí střední úrovně spínání

Zapojení Schmittova klopného obvodu Obr. 4: Schmittův klopný obvod Využití Schmittova klopného obvodu úprava tvaru impulzů jednobitový analogově číslicový převodník komparátor

Kontrolní otázky: Co to je klopný obvod? Proveďte rozdělení klopných obvodů. Vysvětlete činnost AKO, MKO a BKO. Které bistabilní klopné obvody se nejčastěji používají? Jaké má vlastnosti Schmittův klopný obvod?

Seznam obrázků: Obr. 1: Astabilní klopný obvod. In: Klopné obvody [online]. 2012 [vid. 9. 4. 2013]. Dostupné z: http://vecjeobsazena.webnode.cz/astabilni-klopny-obvod/ Obr. 2: Monostabilní klopný obvod. In: Klopné obvody [online]. 2012 [vid. 9. 4. 2013]. Dostupné z: http://vecjeobsazena.webnode.cz/astabilni-klopny-obvod/ Obr. 3: Bistabilní klopný obvod. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [vid. 9. 4. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Klopn%C3%BD_obvod Obr. 4: Schmittův klopný obvod. In: FJFI ČVUT: Elektronické praktikum [online]. 2012 [vid. 9. 4. 2013]. Dostupné z: http://kfe.fjfi.cvut.cz/~blazej/cz/vyu/12ep/ul7.html

Seznam použité literatury: [1] ANTOŠOVÁ, M., DAVÍDEK, V. Číslicová technika. Praha: KOPP, 2009. ISBN 978-80-7232-394-4. [2] HÄBERLE, H. a kol. Průmyslová elektrotechnika a informační technologie. Praha: Europa – Sobotáles, 2003. ISBN 80-86706-04-4. [3 ] Klopné obvody. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. 2012 [cit. 9. 4. 2013]. Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Klopn%C3%BD_obvod [4] Základy číslicových obvodů: In: MFF UK: Elektronika [online]. 2010 [cit. 9. 4. 2013]. Dostupné z: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektross/skripta/index.html

Děkuji za pozornost 