Programabilni djelitelj frekvencije digitalnog signala_MIS_

  • View
    233

  • Download
    4

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Marko Palian, 2591 Ivana Maras, 2588 Ana Ivanović, 2683 Marijana Tomas, 2771 Ivana Katić, 2633

Text of Programabilni djelitelj frekvencije digitalnog signala_MIS_

  • Marko Palian, 2591 Ivana Maras, 2588Ana Ivanovi, 2683Marijana Tomas, 2771Ivana Kati, 2633

  • Marijana Tomas, 2771 -opis dioda, proraun vrijednosti otpora, postavljanje na web, zakljuakAna Ivanovi, 2683 -ideja, detaljan opis asinkronog brojila SN7493 i principa rada JK bistabilaIvana Kati, 2633 -detaljan opis funkcijskog generatora i multiplexera SN74153Ivana Maras, 2588 -uvod, izrada sheme i simulacija modela u Electronic Workbench-uMarko Palian, 2591 -izrada fizikog modela na eksperimentalnoj ploici te provjera rada sklopa u laboratoriju

  • nacrtati elektrinu shemu i spojiti na eksperimentalnoj ploici programabilni djelitelj frekvencije digitalnog signala. Frekvencija ulaznog signala sklopa se, ovisno o logikim stanjima na upravljakim ulazima A i B, dijeli sa 1, 2, 4 ili 8 i takav signal se alje na izlaz sklopa. Na ulaz i izlaz sklopa, spojene su LE diode za prikaz stanja ulaza i izlaza. sklop e biti konstruiran pomou asinkronog brojila s bistabilimauz relaciju 2^N = broj do kojeg brojilo broji, koritena su 3 bistabila jer je 2^3 = 8. Tako spojena 3 bistabila ine asinkrono brojilo. Prvi bistabil dijeli signal s 2, drugi s 4 i trei s 8. Pomou multiplexera odabire se kakav e biti izlazni signal.

  • Djelitelj frekvencije je takoer poznat kao djelitelj takta ili preskaler mogu se implementirati za digitalne i analogne aplikacije

    Analogni djeliteljikoriste se samo na vrlo velikim frekvencijama(do nekoliko desetaka GHz)ovakvi djelitelji frekvencija su bili bitni u razvoju televizije.

    Digitalni djelitelji za dijeljenje s 2^n moe se iskoristiti jednostavno binarno brojilo

  • Funkcijski generator elektroniki ureaj koji moe proizvoditi izlazne napone raznih oblikavalni oblici: pravokutni, trokutasti, sinusnikoristi se za dizajniranje, testiranje i popravke elektronikih ureaja

    Slika1.Funkcijski generator

  • Asinkrono brojilo

    brojilo kod kojeg se bistabili ne prebacuju svi istovremeno pod utjecajem taktnog impulsa ve pod utjecajem promjene prethodnog bistabilaasinkroni bistabil ima samo jedan ulaz ijim utjecajem nastaje promjena asinkrono spojeni bistabil Bo (sl.8.24a) promijenit e stanje kad ulaz prijee iz 1 u 0, to vrijedi i za bistabil B1. Ta dva prijelaza nisu istovremena, tj. sinkrona. Prijelaz na slici se bre izvodi sinkrono nego asinkrono oznaka je: SN74LS93N, u ovom sluaju brojilo se sastoji od 4 JK bistabila. U sklopu su rabljena 3 bistabila kako bi sklop odgovarao uvjetima zadatka, stoga nije koriten prvi bistabil.

  • Prednost asinkronog brojila je jednostavnija i zato jeftinija izvedba

    Slika2.Funkcijska tablica brojila 7493Tablica predstavlja ulaze i izlaze brojila. Kad su oba ulaza u visokom stanju, na izlazima je nisko stanje, a upravo nam je ono potrebno da bi multiplexer radio ispravno. Multiplexer moe proputati smo jedan ulaz na jedan izlaz. U sluaju da na ulazu imamo vie od jednog visokog ulaznog stanja, onda bi multiplexer trebao proputati dva ulaza na jedan izlaz, a to nije mogue. To se dogaa u sluajevima kada je na jednom ulazu nisko stanje, a na drugom moe biti nisko ili visoko.

  • Multiplexeroznaka je: SN74LS153digitalni sklop koji odabire jedan od vie moguih ulaznih signala i usmjerava ga na jednu izlaznu stezaljkumultiplexer s n varijabli odabire jedan od 2n ulaznih signalamultiplexeri se izvode kao integrirani krugovi srednjeg stupnja integracije i to 2-u-1, 4-u-1, 8-u-1 i 16-u-1,npr. multiplexer 8-u-1 je izveden kao integrirani krug 74LS151, dok integrirani krug 74LS153 predstavlja dvostruki 4-u-1 multiplexerZbog jednostavnosti, urednosti i lake realizacije sklopa, u naem sluaju nije konstruiran multiplexer od 4 I i 1 ILI sklopa, ve je kupljen multiplexer u obliku integriranog kruga 74LS153

    Slika3. Multiplexer 4-u-1: funkcionalni blok dijagram

  • funkcionalni blok dijagram multiplexera 4 u 1. On ima etiri ulazne linije, dvije upravljake linije i jedan izlaz. Dovoenjem odgovarajuih stanja ( visoko ili nisko stanje ) na ulaze, i na upravljake linije dobijamo eljeno stanje na izlazu. Koje stanje e biti na izlazu vidimo u tablicama istine.

    Slika4. Integrirani sklop 74LS153 Slika5. Tablica istine integrirani sklop 74LS153

  • Dioda nelinearni poluvodiki elektronski element (ili, rjee, elektronska cijev) s dva prikljuka koji posjeduje ispravljake osobineizvode se temelju pn-spoja ili, rjee, na temelju spoja metal-poluvodidijele se ovisno o materijalu od kojeg su graene(silicij, germanij, galij-arsenid, silicij-karbid) i tipu (ispravljake, svjetlee foto-diode, Zener diode, Schottky diode, tunel-diode ...)Svjetlea dioda (en. LED - Light Emiting Diode, esto se naziva i LE dioda) je posebna vrsta poluvodike diode koja emitira svjetlost kada je propusno polarizirana, tj. kada kroz nju tee elektrina strujaprilikom direktne rekombinacije para elektron-upljina, emitira se foton svjetla-elektroluminiscencijaboja emitiranog svjetla ovisi o poluvodiu, kao i o primjesama u njemu i varira od infracrvenog preko vidljivog do ultraljubiastog dijela spektra

  • koristi se u signalnim svjetlima, alfa numerikim pokazivaima, za prijenos signala (infracrvene), za dobivanje svjetlosnih impulsaZa potpunu svjetlost veina LE dioda zahtjeva struju od otprilike 10 mA. Budui pad napona na LE diodi iznosi otprilike 1.7 V, vrijednost otpornika za ogranienje struje R iznosi priblino 330

    Slika6. Crvena LE dioda i simbol LE diode

    Budui da LE diode koje smo kupili nisu imale nikakve podatke, trebalo je izraunati vrijednosti otpornika koje trebamo spojiti s LE diodom kako bi oni ograniili struju kroz diodu ovisno o naponu napajanja. Uz izvor napajanja od 5 V, pomou predotpora izmjerili smo da je napon na diodi UD=2.07 V, a struja na diodi ID =8.4 mA. Pomou Ohmovog zakona smo izraunali vrijednost otpora koji iznosi R=(Ucc-UD)/ID = 348 . Koristili smo otpor od 330 jer je njegova vrijednost najblia izraunatoj vrijednosti,a ova razlika od 18 nema nikakvog loeg utjecaja na pravilan rad sklopa.

  • Electronic WorkBench (EWB) je simulacijski paket za elektronike krugoveOmoguuje stvaranje i analiziranje krugova bez koritenja eksperimentalnih ploica, stvarnih komponenti ili instrumenataradi na principu klikni i dovuci to osigurava lako i brzo ureivanje krugovaparametri i komponente kruga su promjenjivi tako da moemo koristiti to-ako pristup projektiranju elektronikih krugova

  • Sa funkcijskog generatora XFG1, alje se signal na ulaz B (pin 1) brojila 7493. Ulaz A (pin 14) nije koriten jer on signal dovodi na prvi bistabil koji po zadatku nije rabljen, dok ulaz B (pin 1) signal dovodi na drugi bistabil. JK bistabil okida na svaki pozitivni brid, te tako svaki sljedei bistabil frekvenciju dijeli sa dva. Prvi dijeli ulaznu frekvenciju s 2 i alje na izlaz Qb (pin 9), drugi dijeli frekvenciju s 4 i alje na izlaz Qc ( pin 8) i trei dijeli frekvenciju s 8 i alje na izlaz Qd ( pin 11). Izlazi podijeljene frekvencije se dovode na ulaze multiplexera 74153, 1C0 1C3 (pinovi 6,5,4,3).S obzirom na upravljake signale A (pin 14) i B (pin 2) odabire se koja ulazna linija na multiplexeru se proputa na izlaz 1Y (pin 7).LE diode prikazuju razliku u dijeljenoj frekvenciji.

  • Zadatak je rijeen pomou TTL integriranih krugova, tako to je na eksperimentalnu ploicu stavljen SN74LS93N, asinkrono brojilo. IC SN74LS93N sastoji se od 4 JK bistabila. Kako su za rjeenje zadatka potrebna 3 bistabila, prvi nije koriten. Drugi koriteni TTL integrirani krug je SN74LS153 multiplexer 4:1. Pomou multiplexera se odabire koji ulaz ide na izlaz, tj. s koliko se frekvencija dijeli. Sklop je spojen kako je prikazano na shemi spoja. LE diode dokazuju ispravnost sklopa. Na CP od prvog ( na brojilu 7493, drugog) bistabila dovodi se signal takta s funkcijskog generatora XFG1. Na funkcijski generator XFG1 preko otpornika R1 od 330 spaja se LE dioda X2 koja se naizmjence pali i gasi, frekvencijom koja je zadana na funkcijskom generatoru XFG1. LE dioda X1, spojena je preko otpornika R2 od 330 , i ona prikazuje izlaznu frekvenciju. LE dioda X1 koja oznaava izlaz moe svijetliti na 4 naina. Prvi nain je kao i dioda s funkcijskog generatora XFG1, drugi nain je 2 puta sporije, trei nain je 4 puta sporije i etvrti nain je 8 puta sporije.

  • Tablica1. Popis pinovaTablica2. Upravljaki signali

  • Slika7. Sklop na eksperimentalnoj ploici

  • Slika8. Dijeljenje frekvencije s 1, tj isti signal takta ulaza kao i izlaza

  • Slika9. Dijeljenje frekvencije s 2

  • Slika10. Dijeljenje frekvencije s 4

  • Slika 11.Dijeljenje frekvencije s 8

  • U dananjem svijetu, ovjek se svakodnevno susree s digitalnom elektronikom, a toga nije ni svjestan. Spomenuta je konkretno digitalna elektronika jer je djelitelj frekvencije digitalni sklop koji se susree u ureajima koji nas okruuju.U nastavku rada vidljiv je rad sklopa i njegova primjena. Sklop je mogue primjeniti u bilo kojem podruju tehnike, kao indikatore kvarova na odreenim ureajima ili slino. Djelitelj frekvencije se koristi za regulaciju brzine vrtnje rotora elektromotora kao i u PLL-ovima sklopovima za faznu sinkronizaciju.Sklop za faznu sinkronizaciju (phase-locked loop- PLL) je kontrolni sustav koji pokuava generirati izlazni signal ija je faza povezana s fazom ulaznog referentnog signala.

  • Sklopovi za faznu sinkronizaciju su iroko koriteni za radio, telekomunikacije, raunala i druge elektronike aplikacije. Mogu generirati stabilne frekvencije, obnoviti signal iz bunih komunikacijskih kanala ili dijeliti sig