Compact Matrix System

Transkript

1 Stavební návody Compact Matrix System CMA CMA CMD rev /2014

2 OBSAH 1 JAK POUŽÍVAT NÁVOD JEDNODUCHÉ OBVODY SE SVÍTIVÝMI DIODAMI PRO ZAČÁTEČNÍKY Dvě nezávisle spínané LED LED spínaná dvěma tlačítky (AND) LED spínaná dvěma tlačítky (OR) Řízení jasu LED trimrem v úzkém rozsahu Řízení jasu LED trimrem v širokém rozsahu Spínání LED tranzistorem typu NPN Spínání LED tranzistorem typu PNP Spínání LED tranzistorem typu MOSFET Řízení jasu LED tranzistorem MOSFET Bistabilní klopný obvod s LED a MOSFET Bistabilní klopný obvod s LED a NPN Bistabilní klopný obvod s LED a PNP SVĚTELNÉ EFEKTY Astabilní klopný obvod s NPN a dvěma LED Astabilní klopný obvod s PNP a dvěma LED Běžící světlo se třemi LED Blikající LED s OZ a tranzistorem NPN Blikající LED s OZ a digitálním NPN Blikající LED s OZ a tranzistorem MOSFET Pomalý periodický měnič jasu LED Světelný řetězec se třemi LED a OZ Světelný řetězec se čtyřmi LED a OZ Astabilní klopný obvod s NE555 a LED Monostabilní klopný obvod s NE555 a LED TÓNOVÉ GENERÁTORY Jednotónový volně běžící generátor Akustický a světelný Morse generátor # Akustický a světelný Morse generátor # Jednotónový nastavitelný generátor Tónový generátor s nastavením frekvence Tónový generátor s nastavením hlasitosti Generátor přerušovaného tónu Dvoutónový generátor Generátor s proměnlivým tónem # Generátor s proměnlivým tónem # Generátor s proměnlivým tónem # Jednorázový generátor krátkého tónu FOTOCITLIVÉ OBVODY Jednoduchý soumrakový indikátor s LED Soumrakový indikátor s LED a OZ Nastavitelný soumrakový indikátor s LED Třístupňový indikátor úrovně osvětlení Akustický soumrakový indikátor s LED Akustický indikátor úrovně osvětlení # Akustický indikátor úrovně osvětlení # ZVUKOCITLIVÉ OBVODY Detektor zvuku a hluku s LED... 53

3 6.2 Registr zvuku a hluku s LED Třístupňový indikátor hladiny zvuku s LED GENERÁTORY TVAROVÝCH SIGNÁLŮ Pravoúhlý generátor s proměnnou střídou Pravoúhlý a trojúhelníkový generátor Generátor pilového průběhu LC generátor sinusového průběhu RC generátor sinusového průběhu STAVÍME VLASTNÍ OPERAČNÍ ZESILOVAČ Diskrétní operační zesilovač # Diskrétní operační zesilovač # Diskrétní operační zesilovač # Blikající LED s diskrétním OZ # Tónový generátor s diskrétním OZ # PROUDOVÉ A NAPĚŤOVÉ ZDROJE Zdroj konstantního napětí s dvěmi diodami Zdroj konstantního napětí se Z-diodou Zdroj konstantního napětí s tranzistorem Nastavitelný zdroj referenčního napětí Nastavitelný lineární stabilizátor napětí # Nastavitelný lineární stabilizátor napětí # Nastavitelný lineární stabilizátor napětí # Nastavitelný lineární stabilizátor napětí # Zdroj konstantního proudu s tranzistorem Nastavitelný proudový regulátor # Nastavitelný proudový regulátor # Násobič napětí 2x s nábojovou pumpou Násobič napětí 3x s nábojovou pumpou Invertor napětí s nábojovou pumpou Stabilizovaný zdroj záporného napětí... 83

4 1 JAK POUŽÍVAT NÁVOD Stránky obsahující schémata zapojení jsou členěny do pěti polí. Pole 1 v levém horním rohu obsahuje informaci, který model stavebnice má být použit ke stavbě příslušného elektronického obvodu. - ke stavbě elektronického obvodu použít model CMA-3510 nebo CMA-3520 (základní obvody) A2 - ke stavbě elektronického obvodu použít pouze model CMA-3520 (složitější obvody) D - ke stavbě elektronického obvodu použít pouze model CMD-2120 (logické obvody) Pole 2 uprostřed nahoře obsahuje název elektronického obvodu. Pole 3 v pravém horním rohu obsahuje pořadové číslo elektronického obvodu. Ústřední pole 4 obsahuje, - textový řetězec ující umístění zkratovacích propojet na kolíkových lištách, a stručný funkce obvodu. Zkratovací propojky lze snadno umísťovat i bez použití propojovacího předpisu jen na základě schématu zapojení - viz obrázek níže. node 9 pin 1 pin 2 Pole 5 v dolní části obsahuje číslo aktuální stránky a celkový počet stránek. node 1

5 Znalost vnitřní struktury integrovaných obvodu je nezbytná pro návrh elektronických obvodů nebo pro lepší pochopení funkce elektronických obvodů. blokové schéma integrovaného obvodu LM2902 blokové schéma integrovaného obvodu NE555

6 2 JEDNODUCHÉ OBVODY SE SVÍTIVÝMI DIODAMI PRO ZAČÁTEČNÍKY

7 2.1 Dvě nezávisle spínané LED CELL10_SW_10_21 CELL20_SW_10_22 CELL29_LD_A9_C1 CELL30_LD_A9_C2 Nezávislé řízení dvou LED. LED CELL29 svítí, je-li stisknuté tlačítko CELL10. LED CELL30 svítí, je-li stisknuté tlačítko CELL20. 7 / 84 1

8 2.2 LED spínaná dvěma tlačítky (AND) CELL10_SW_12_21 CELL20_SW_10_22 CELL29_LD_A9_C1 LED CELL29 svítí, jsou-li stisknuta obě tlačítka CELL10 a CELL20 současně. 8 / 84 2

9 2.3 LED spínaná dvěma tlačítky (OR) CELL10_SW_10_21 CELL20_SW_10_21 CELL29_LD_A9_C1 LED CELL29 svítí, je-li stisknuto aspoň jedno z dvou tlačítek CELL10 nebo CELL20. 9 / 84 3

10 2.4 Řízení jasu LED trimrem v úzkém rozsahu CELL10_TR_19_21 CELL29_LD C0 Jas LED CELL29 je nastavitelný odporovým trimrem CELL10 v úzkém rozsahu. 10 / 84 4

11 2.5 Řízení jasu LED trimrem v širokém rozsahu CELL01_1k_19_21 CELL10_TR_11_20 CELL29_LD C0 Jas LED CELL29 je nastavitelný odporovým trimrem CELL10 v širokém rozsahu. 11 / 84 5

12 2.6 Spínání LED tranzistorem typu NPN CELL01_M1_11_22 CELL02_33k_10_21 CELL10_SW_12_29 CELL21_NPN_B1_C3_E0 CELL29_LD_A9_C3 LED CELL29 je řízena tranzistorem NPN v zapojení se společným emitorem. Je-li tlačítko CELL10 stisknuto, malý proud do báze sepne tranzistor. Je-li tlačítko CELL10 uvolněno, neteče do báze žádný proud a tranzistor je vypnutý. 12 / 84 6

13 2.7 Spínání LED tranzistorem typu PNP CELL01_33k_11_29 CELL02_M1_12_21 CELL10_SW_10_22 CELL21_PNP_B1_C3_E9 CELL29_LD_A3_C0 LED CELL29 je řízena tranzistorem PNP v zapojení se společným emitorem. Je-li tlačítko CELL10 stisknuto, malý proud do báze sepne tranzistor. Je-li tlačítko CELL10 uvolněno, neteče do báze žádný proud a tranzistor je vypnutý. 13 / 84 7

14 2.8 Spínání LED tranzistorem typu MOSFET CELL01_33k_11_22 CELL02_M1_10_21 CELL10_SW_12_29 CELL21_NMOS_B1_C3_E0 CELL29_LD_A9_C3 LED CELL29 je řízena tranzistorem MOSFET v zapojení se společným emitorem. Je-li tlačítko CELL10 stisknuto, kladné napětí mezi bází a emitorem sepne tranzistor. Je-li tlačítko CELL10 uvolněno, není mezi bází a emitorem žádné napětí a tranzistor je vypnutý. 14 / 84 8

15 2.9 Řízení jasu LED tranzistorem MOSFET 9 CELL01_2u2_10_22 CELL02_2u2_10_22 CELL09_M47_13_29 CELL10_SW_12_23 CELL19_M47_14_20 CELL20_SW_12_24 CELL25_NMOS_B2_C1_E0 CELL29_LD_A9_C1 Jas LED CELL29 je řízen tranzistorem MOSFET CELL25 a lze ho měnit v širokém rozsahu. Po stisknutí tlačítka CELL10 jas stoupá, protože dochází k nabíjení kondenzátorů CELL01 & CELL02. Po stisknutí tlačítka CELL10 jas klesá, protože dochází k vybíjení kondenzátorů CELL01 & CELL02. Jsou-li obě tlačítka uvolněna, zůstává jas beze změny, protože kondenzátor CELL01 & CELL02 udržuje vzhledem k velmi vysoké vstupní impedanci tranzistoru MOSFET konstantní napětí. Obvod pracuje jako analogová paměťová buňka. 15 / 84

16 2.10 Bistabilní klopný obvod s LED a MOSFET 10 CELL10_SW_10_21 CELL20_SW_10_22 CELL25_NMOS_B2_C1_E0 CELL26_NMOS_B1_C2_E0 CELL29_LD_A9_C1 CELL30_LD_A9_C2 LED CELL29 se rozsvítí a LED CELL30 zhasne po stisknutí tlačítka CELL10. Po uvolnění tlačítka CELL10 nenastane žádná změna. LED CELL29 se zhasne a LED CELL30 se rozsvítí po stisknutí tlačítka CELL20. Po uvolnění tlačítka CELL20 nenastane žádná změna. Obvod pracuje jako digitální statická paměťová buňka. 16 / 84

17 2.11 Bistabilní klopný obvod s LED a NPN 11 CELL01_M1_11_23 CELL02_M1_12_24 CELL10_SW_10_21 CELL20_SW_10_24 CELL21_NPN_B2_C1_E0 CELL22_NPN_B3_C4_E0 CELL29_LD_A9_C1 CELL30_LD_A9_C4 CELL35_3V_+9_-0 LED CELL29 se rozsvítí a LED CELL30 zhasne po stisknutí tlačítka CELL10. Po uvolnění tlačítka CELL10 nenastane žádná změna. LED CELL29 se zhasne a LED CELL30 se rozsvítí po stisknutí tlačítka CELL20. Po uvolnění tlačítka CELL20 nenastane žádná změna. Není-li hodnota odporů CELL01 & CELL02 dostatečně vysoká, lze u neaktivní LED pozorovat slabé žhnutí. Tento jev lze dobře pozorovat po snížení hodnoty odporů CELL01 & CELL02 nebo po zvýšení napájecího napětí na 8V. Obvod pracuje jako digitální statická paměťová buňka. 17 / 84

18 2.12 Bistabilní klopný obvod s LED a PNP 12 CELL01_M1_11_23 CELL02_M1_12_24 CELL10_SW_11_29 CELL20_SW_14_29 CELL21_PNP_B2_C1_E9 CELL22_PNP_B3_C4_E9 CELL29_LD C0 CELL30_LD_A4_C0 CELL35_3V_+9_-0 LED CELL29 se rozsvítí a LED CELL30 zhasne po stisknutí tlačítka CELL10. Po uvolnění tlačítka CELL10 nenastane žádná změna. LED CELL29 se zhasne a LED CELL30 se rozsvítí po stisknutí tlačítka CELL20. Po uvolnění tlačítka CELL20 nenastane žádná změna. Není-li hodnota odporů CELL01 & CELL02 dostatečně vysoká, lze u neaktivní LED pozorovat slabé žhnutí. Tento jev lze dobře pozorovat po snížení hodnoty odporů CELL01 & CELL02 nebo po zvýšení napájecího napětí na 8V. Obvod pracuje jako digitální statická paměťová buňka. 18 / 84

19 3 SVĚTELNÉ EFEKTY

20 3.1 Astabilní klopný obvod s NPN a dvěma LED CELL01_33k_12_29 CELL02_33k_13_29 CELL09_4u7_11_22 CELL19_4u7_13_24 CELL21_NPN_B3_C1_E0 CELL22_NPN_B2_C4_E0 CELL29_LD_A9_C1 CELL30_LD_A9_C4 LED CELL29 & CELL30 střídavě blikají. Frekvence blikání závisí na hodnotách CELL01 & CELL09 a CELL02 & CELL / 84 13

21 3.2 Astabilní klopný obvod s PNP a dvěma LED CELL01_33k_10_23 CELL02_33k_10_22 CELL09_4u7_11_23 CELL19_4u7_12_24 CELL21_PNP_B2_C1_E9 CELL22_PNP_B3_C4_E9 CELL29_LD C0 CELL30_LD_A4_C0 LED CELL29 & CELL30 střídavě blikají. Frekvence blikání závisí na hodnotách CELL01 & CELL09 a CELL02 & CELL / 84 14

22 3.3 Běžící světlo se třemi LED 15 CELL01_2u2_16_21 CELL02_2u2_16_21 CELL03_M1_11_29 CELL04_u22_10_21 CELL05_3k3_12_29 CELL06_2u2_12_23 CELL07_2u2_12_23 CELL08_M1_13_29 CELL11_3k3_14_29 CELL12_2u2_14_25 CELL13_2u2_14_25 CELL14_M1_15_29 CELL15_3k3_16_29 CELL21_NPN_B1_C2_E0 CELL22_NPN_B3_C4_E0 CELL23_NPN_B5_C6_E0 CELL29_LD_A2_C0 CELL30_LD_A4_C0 CELL31_LD_A6_C0 Obvod pracuje jako běžící světlo - v jednom okamžiku svítí vždy jen jedna LED. Rychlost světelného efektu závisí na hodnotách CELL01 & CELL02 & CELL03, CELL06 & CELL07 & CELL08 a CELL12 & CELL13 & CELL / 84

23 3.4 Blikající LED s OZ a tranzistorem NPN CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL04_33k_12_24 CELL09_M47_13_22 CELL19_4u7_10_23 CELL21_NPN_B4_C5_E0 CELL29_LD_A9_C5 CELL33_12_23_32_49_110 LED CELL29 pomalu bliká. LED CELL29 je řízena tranzistorem NPN CELL21. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Frekvence blikání závisí na hodnotách CELL09 & CELL19. Frekvenci blikání je možné ovlivnit i změnou hystereze (hodnotou CELL03). 23 / 84 16

24 3.5 Blikající LED s OZ a digitálním NPN CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL09_M47_13_22 CELL19_4u7_10_23 CELL21_NPN-DG_B2_C4_E0 CELL29_LD_A9_C4 CELL33_12_23_32_49_110 LED CELL29 pomalu bliká. LED CELL29 je řízena digitálním tranzistorem NPN CELL21. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Frekvence blikání závisí na hodnotách CELL09 & CELL19. Frekvenci blikání je možné ovlivnit i změnou hystereze (hodnotou CELL03). 24 / 84 17

25 3.6 Blikající LED s OZ a tranzistorem MOSFET CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL09_M47_13_22 CELL19_4u7_10_23 CELL25_NMOS_B2_C4_E0 CELL29_LD_A9_C4 CELL30_LD_A9_C4 CELL31_LD_A9_C4 CELL32_LD_A9_C4 CELL33_12_23_31_49_110 LED CELL29 & CELL30 & CELL31 & CELL32 pomalu blikají. LED jsou řízeny tranzistorem MOSFET CELL25. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Frekvence blikání závisí na hodnotách CELL09 & CELL19. Frekvenci blikání je možné ovlivnit i změnou hystereze (hodnotou CELL03). 25 / 84 18

26 3.7 Pomalý periodický měnič jasu LED 19 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL04_3k3_13_24 CELL09_M47_13_22 CELL19_4u7_10_23 CELL25_NMOS_B4_C9_E5 CELL29_LD_A5_C0 CELL30_LD_A5_C0 CELL31_LD_A5_C0 CELL32_LD_A5_C0 CELL33_12_23_31_49_110 Jas LED CELL29 & CELL30 & CELL31 & CELL32 se pomalu periodicky mění. Změna jasu nastává v souladu s nabíjením a vybíjením kondenzátoru CELL19. LED jsou řízeny tranzistorem MOSFET CELL25. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Doba periody závisí na hodnotách CELL09 & CELL19. Dobu periody je možné ovlivnit i změnou hystereze (hodnotou CELL03). 26 / 84

27 3.8 Světelný řetězec se třemi LED a OZ 20 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_23 CELL04_M1_13_24 CELL05_2u2_10_24 CELL06_M1_15_26 CELL07_2u2_10_26 CELL08_M1_17_28 CELL11_2u2_10_28 CELL29_LD_A5_C0 CELL30_LD_A7_C0 CELL31_LD_A9_C0 CELL33_13_22_31_49_54_61_75_87_91_106_110_128_131_142 LED CELL29 & CELL30 & CELL31 se postupně rozsvěcují a zhasínají. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Operační zesilovače CELL33B & CELL33C & CELL33D pracují jako napěťové komparátory oddělující jednotlivé stupně a přímo řídí LED. Rychlost světelného efektu závisí na hodnotách CELL04 & CELL05, CELL06 & CELL07 a CELL08 & CELL / 84

28 3.9 Světelný řetězec se čtyřmi LED a OZ 21 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_23 CELL04_M1_14_23 CELL05_2u2_10_24 CELL06_2u2_10_24 CELL07_M1_16_25 CELL08_2u2_10_26 CELL11_2u2_10_26 CELL12_M1_18_27 CELL13_2u2_10_28 CELL14_2u2_10_28 CELL29_LD_A3_C0 CELL30_LD_A5_C0 CELL31_LD_A7_C0 CELL32_LD_A2_C0 CELL33_13_22_31_49_54_65_75_87_97_106_110_128_132_142 LEDs CELL29 & CELL30 & CELL31 & CELL32 se postupně rozsvěcují a zhasínají. Jas LED CELL30 & CELL31 & CELL32 roste a klesá pozvolna v souladu s nabíjením a vybíjením RC článků CELL04 & CELL05 & CELL06, CELL07 & CELL08 & CELL11 a CELL12 & CELL13 & CELL14. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Operační zesilovače CELL33B & CELL33C & CELL33D pracují jako napěťové sledovače s velkým vstupním odporem, nezatěžujícím RC články, a přímo řídí LED. Rychlost světelného efektu závisí na hodnotách CELL04 & CELL05 & CELL06, CELL07 & CELL08 & CELL11 a CELL12 & CELL13 & CELL / 84

29 3.10 Astabilní klopný obvod s NE555 a LED 22 CELL01_10k_12_29 CELL09_M47_13_22 CELL19_4u7_10_23 CELL29_LD_A9_C1 CELL30_LD_A9_C1 CELL31_LD C0 CELL32_LD C0 CELL34_10_23_31_49_63_72_89 Páry LED CELL29 & CELL30 a CELL31 & CELL32 střídavě blikají. Časovač NE555 pracuje jako astabilní klopný obvod generující na elektrickém uzlu (1) obdélníkový průběh. Jeho frekvence závisí na hodnotách CELL01 & CELL09 & CELL / 84

30 3.11 Monostabilní klopný obvod s NE555 a LED 23 CELL01_10k_11_29 CELL02_M1_u22_12_21 CELL03_330R_15_29 CELL04_1k_10_26 CELL09_M47_14_29 CELL10_SW_10_22 CELL19_4u7_10_24 CELL20_TR_15_26 CELL29_LD_A3_C0 CELL34_10_21_33_49_56_64_74_89 LED CELL29 se rozsvítí po stisknutí tlačítka CELL10. LED CELL29 zhasne automaticky po vypršení časové prodlevy. Časovač NE555 pracuje jako monostabilní klopný obvod. Doba trvání výstupního pulsu závisí na hodnotách CELL09 & CELL19 a také na hodnotě řídícího napětí na elektrickém uzlu (6). Proto může být doba trvání výstupního pulsu nastavena odporovým trimrem CELL20. Tlačítkový obvod CELL01 & CELL02 & CELL10 pracuje jako jednorázový generátor krátkého záporného pulsu pro spouštění monostabilního klopného obvodu. 30 / 84

31 4 TÓNOVÉ GENERÁTORY

32 4.1 Jednotónový volně běžící generátor CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL04_10k_13_22 CELL05_22n_10_23 CELL21_NPN-DG_B2_C4_E0 CELL27_P9_N4 CELL29_D_A4_C9 CELL33_12_23_31_49_110 Bzučák CELL27 generuje jednotónový zvuk s frekvencí přibližně 2 khz. Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL21. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Frekvence tónu závisí na hodnotách CELL04 & CELL05. Frekvenci tónu je možno ovlivnit i změnou hystereze (hodnotou CELL03). 32 / 84 24

33 4.2 Akustický a světelný Morse generátor #1 25 CELL01_M1_11_25 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL04_10k_13_22 CELL05_22n_10_23 CELL10_SW_19_25 CELL21_NPN-DG_B2_C4_E0 CELL27_P5_N4 CELL29_LD_A5_C0 CELL30_D_A4_C5 CELL33_12_23_31_45_110 Je-li stisknuté tlačítko CELL10, bzučák CELL27 generuje jednotónový zvuk s frekvencí přibližně 2 khz a LED CELL29 svítí. Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL21. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Frekvence tónu závisí na hodnotách CELL04 & CELL05. Frekvenci tónu je možno ovlivnit i změnou hystereze (hodnotou CELL03). 33 / 84

34 4.3 Akustický a světelný Morse generátor #2 26 CELL01_33k_10_21 CELL02_3k3_13_29 CELL03_10k_14_23 CELL04_22n_10_24 CELL05_1k_15_29 CELL06_1k_10_26 CELL10_SW_11_29 CELL20_TR_15_26 CELL27_P2_N0 CELL29_LD C0 CELL30_D_A0_C2 CELL34_10_24_32_41_56_64_73_89 Je-li stisknuté tlačítko CELL10, bzučák CELL27 generuje jednotónový zvuk s frekvencí přibližně 2 khz a LED CELL29 svítí. Bzučák CELL27 je přímo řízen časovačem NE555 CELL34 Časovač NE555 CELL34 pracuje jako astabilní klopný obvod. Frekvence tónu závisí na hodnotách CELL02 & CELL03 & CELL05 a také na hodnotě řídícího napětí na elektrickém uzlu (6). Proto může být frekvence tónu nastavena odporovým trimrem CELL20. Frekvenci tónu je možno ovlivnit i změnou hystereze (hodnotou CELL03). 34 / 84

35 4.4 Jednotónový nastavitelný generátor CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL04_1k_13_24 CELL05_u22_10_23 CELL10_TR_15_29 CELL20_TR_12_24 CELL21_NPN-DG_B2_C6_E0 CELL27_P9_N6 CELL29_D_A6_C5 CELL33_12_23_32_49_110 Bzučák CELL27 generuje jednotónový zvuk s nastavitelnou hlasitostí a frekvencí. Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL21. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL03. Frekvenci tónu lze nastavit odporovým trimrem CELL10. Hlasitost tónu lze nastavit odporovým trimrem CELL / 84 27

36 4.5 Tónový generátor s nastavením frekvence 28 CELL01_2u2_10_23 CELL02_33k_14_29 CELL03_10k_2u2_10_24 CELL04_M1_14_25 CELL05_M1_10_25 CELL06_u22_10_26 CELL07_10k_16_27 CELL09_M47_11_23 CELL10_SW_11_29 CELL19_M47_12_23 CELL20_SW_10_22 CELL21_NPN-DG_B7_C8_E0 CELL25_NMOS_B3_C9_E4 CELL27_P9_N8 CELL29_LD_A4_C0 CELL30_D_A5_C7 CELL31_D_A8_C9 CELL33_17_26_35_49_110 Bzučák CELL27 generuje jednotónový zvuk s nastavitelnou frekvencí pomocí tlačítek CELL10 & CELL20. Je-li stisknuto tlačítko CELL10, frekvence tónu klesá až do dosažení nejnižší hodnoty. Je-li stisknuto tlačítko CELL20, frekvence tónu roste až do dosažení nejvyšší hodnoty. Jsou-li obě tlačítka uvolněna, zůstává frekvence beze změny, protože kondenzátor CELL01 & CELL02 udržuje vzhledem k velmi vysoké vstupní impedanci tranzistoru MOSFET konstantní napětí. Frekvenci tónu také indikuje jas LED CELL29. Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL21. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako napětím řízený frekvenční generátor, jehož frekvence závisí na hodnotě řídícího napětí na elektrickém uzlu (4). 36 / 84

37 4.6 Tónový generátor s nastavením hlasitosti 29 CELL01_2u2_10_23 CELL02_33k_14_29 CELL03_10k_2u2_10_24 CELL04_M1_15_29 CELL05_M1_10_25 CELL06_22n_10_26 CELL07_10k_16_27 CELL08_33k_15_27 CELL09_M47_11_23 CELL10_SW_11_29 CELL19_M47_12_23 CELL20_SW_10_22 CELL21_NPN-DG_B7_C8_E0 CELL25_NMOS_B3_C9_E4 CELL27_P4_N8 CELL29_LD_A4_C0 CELL30_D_A8_C4 CELL33_17_26_35_49_110 Bzučák CELL27 generuje jednotónový zvuk s nastavitelnou hlasitostí pomocí tlačítek CELL10 & CELL20. Je-li stisknuto tlačítko CELL20, hlasitost tónu klesá až do dosažení nejnižší hodnoty. Je-li stisknuto tlačítko CELL10, hlasitost tónu roste až do dosažení nejvyšší hodnoty. Jsou-li obě tlačítka uvolněna, zůstává hlasitost beze změny, protože kondenzátor CELL01 & CELL02 udržuje vzhledem k velmi vysoké vstupní impedanci tranzistoru MOSFET konstantní napětí. Hlasitostónu také indikuje jas LED CELL29. Bzučák CELL27 je napájen nastavitelným napětím na elektrickém uzlu (4) a řízen digitálním tranzistorem CELL21. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL / 84

38 4.7 Generátor přerušovaného tónu CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_23 CELL04_M1_15_29 CELL05_M1_10_25 CELL06_33k_15_27 CELL07_10k_16_27 CELL08_22n_10_26 CELL09_M47_11_22 CELL19_4u7_10_22 CELL21_NPN_B3_C9_E4 CELL22_NPN-DG_B7_C8_E0 CELL27_P4_N8 CELL29_LD_A4_C0 CELL30_D_A8_C4 CELL33_13_22_31_55_66_77_49_110 Bzučák CELL27 generuje přerušovaný tón. Přerušovací perioda je řízena operačním zesilovačem CELL33A. Tón je generován operačním zesilovačem CELL33B, který pracuje jako generátor pevné frekvence. Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL / 84 30

39 4.8 Dvoutónový generátor 31 CELL01_33k_11_29 CELL02_33k_10_21 CELL03_33k_11_23 CELL04_M1_13_22 CELL05_2u2_10_22 CELL06_22n_10_26 CELL07_10k_16_27 CELL08_M1_15_29 CELL09_M47_13_25 CELL11_M1_10_25 CELL21_NPN-DG_B3_C4_E0 CELL22_NPN-DG_B7_C8_E0 CELL27_P9_N8 CELL29_LD_A9_C4 CELL30_D_A5_C7 CELL31_D_A8_C9 CELL33_13_22_31_55_66_77_49_110 Bzučák střídavě přepíná mezi dvěma tóny s různými frekvencemi. Rychlost přepínání je řízena operačním zesilovačem CELL33A. Tón je generován operačním zesilovačem CELL33B, který pracuje jako napětím řízený frekvenční generátor, který je modulován obdélníkovým průběhem napětí na elektrickém uzlu (3). Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL / 84

40 4.9 Generátor s proměnlivým tónem #1 32 CELL01_33k_11_29 CELL02_33k_10_21 CELL03_33k_11_23 CELL04_M1_13_22 CELL05_2u2_10_22 CELL06_22n_10_26 CELL07_10k_16_27 CELL09_M47_12_25 CELL21_NPN-DG_B3_C4_E0 CELL22_NPN-DG_B7_C8_E0 CELL27_P9_N8 CELL29_LD_A9_C4 CELL30_D_A5_C7 CELL31_D_A8_C9 CELL33_13_22_31_55_66_77_49_110 Bzučák plynule mění frekvenci tónu mezi dvěmi hodnotami - podobné policejní siréně. LED CELL29 bliká. Rychlost změny je řízena operačním zesilovačem CELL33A. Tón je generován operačním zesilovačem CELL33B, který pracuje jako napětím řízený frekvenční generátor, který je modulován trojúhelníkovitým průběhem napětí na elektrickém uzlu (2). Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL22. LED CELL29 je řízena digitálním tranzistorem NPN CELL / 84

41 4.10 Generátor s proměnlivým tónem #2 33 CELL01_33k_11_29 CELL02_33k_10_21 CELL03_33k_11_23 CELL04_M1_13_22 CELL05_2u2_10_22 CELL06_22n_10_26 CELL07_10k_16_27 CELL09_M47_12_25 CELL22_NPN-DG_B7_C8_E0 CELL27_P9_N8 CELL29_D_A3_C2 CELL30_D_A5_C7 CELL31_D_A8_C9 CELL33_13_22_31_55_66_77_49_110 Bzučák plynule mění frekvenci tónu mezi dvěmi hodnotami. Rychlost změny je řízena operačním zesilovačem CELL33A. Tón je generován operačním zesilovačem CELL33B, který pracuje jako napětím řízený frekvenční generátor, který je modulován pilovitým průběhem napětí na elektrickém uzlu (2). Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL / 84

42 4.11 Generátor s proměnlivým tónem #3 34 CELL01_33k_11_29 CELL02_33k_10_21 CELL03_33k_11_23 CELL04_M1_13_22 CELL05_2u2_10_22 CELL06_22n_10_26 CELL07_10k_16_27 CELL09_M47_12_25 CELL22_NPN-DG_B7_C8_E0 CELL27_P9_N8 CELL29_D_A2_C3 CELL30_D_A5_C7 CELL31_D_A8_C9 CELL33_13_22_31_55_66_77_49_110 Bzučák plynule mění frekvenci tónu mezi dvěmi hodnotami. Rychlost změny je řízena operačním zesilovačem CELL33A. Tón je generován operačním zesilovačem CELL33B, který pracuje jako napětím řízený frekvenční generátor, který je modulován pilovitým průběhem napětí na elektrickém uzlu (2). Bzučák CELL27 je řízen digitálním tranzistorem CELL / 84

43 4.12 Jednorázový generátor krátkého tónu 35 CELL01_10k_11_29 CELL02_M1_u22_12_21 CELL03_M1_14_29 CELL04_2u2_10_24 CELL05_M1_15_23 CELL06_M1_2u2_10_25 CELL07_22n_10_27 CELL08_33k_17_28 CELL09_M47_15_26 CELL10_SW_10_22 CELL27_P8_N0 CELL29_LD_A3_C0 CELL30_D_A6_C8 CELL31_D_A0_C8 CELL33_18_27_36_43_110 CELL34_10_21_33_49_64_74_89 Po stisknutí tlačítka CELL10 vygeneruje bzučák CELL27 krátký tón s proměnlivou frekvencí. Délku tónu řídí časovač NE555 pracující jako monostabilní klopný obvod. Tón je generován operačním zesilovačem CELL33a, který pracuje jako napětím řízený frekvenční generátor, který je modulován pilovitým průběhem napětí na elektrickém uzlu (5). Bzučák CELL27 je přímo řízen operačním zesilovačem CELL33A. Tlačítkový obvod CELL01 & CELL02 & CELL10 pracuje jako jednorázový generátor krátkého záporného impulzu pro spouštění monostabilního klopného obvodu. 43 / 84

44 5 FOTOCITLIVÉ OBVODY

45 5.1 Jednoduchý soumrakový indikátor s LED 36 CELL01_M1_11_29 CELL24_NPN-PH_C1_E0 CELL25_NMOS_B1_C2_E0 CELL29_LD_A9_C2 LED CELL29 svítí, je-li úroveň osvětlení nízká a naopak. Fotocitlivý napěťový dělič tvořený odporem CELL01 a fototranzistorem CELL24 přímo řídí koncový stupeň s tranzistorem MOSFET CELL25. Při nízké úrovni osvětlení je napětí na bázi tranzistoru MOSFET vysoké, MOSFET je sepnutý a LED CELL29 svítí. Při vysoké úrovni osvětlení je napětí na bázi tranzistoru MOSFET nízké, MOSFET je vypnutý a LED CELL29 nesvítí. 45 / 84

46 5.2 Soumrakový indikátor s LED a OZ 37 CELL01_M1_10_21 CELL02_M1_12_29 CELL03_M1_10_22 CELL04_M1_12_23 CELL21_NPN-DG_B3_C4_E0 CELL24_NPN-PH_C9_E1 CELL29_LD_A9_C4 CELL33_13_21_32_49_110 LED CELL29 svítí, je-li úroveň osvětlení nízká a naopak. Komparátor s hysterezí CELL33A porovnává napětí ze dvou napěťových děličů - pevného děliče CELL02 & CELL03 a fotocitlivého děliče CELL01 & CELL24. Podle vztahu napětí z obou děličů komparátor vypíná nebo zapíná koncový stupeň CELL21. LED CELL29 je řízena digitálním tranzistorem CELL / 84

47 5.3 Nastavitelný soumrakový indikátor s LED 38 CELL01_M1_10_21 CELL02_3k3_12_29 CELL03_10k_12_23 CELL10_TR_12_20 CELL21_NPN-DG_B3_C4_E0 CELL24_NPN-PH_C9_E1 CELL29_LD_A9_C4 CELL33_13_21_32_49_110 LED CELL29 svítí, je-li úroveň osvětlení nízká a naopak. Citlivost obvodu lze nastavit odporovým trimrem CELL10. Komparátor s hysterezí CELL33A porovnává napětí ze dvou napěťových děličů - pevného děliče CELL02 & CELL03 a fotocitlivého děliče CELL01 & CELL24. Podle vztahu napětí z obou děličů komparátor vypíná nebo zapíná koncový stupeň CELL21. LED CELL29 je řízena digitálním tranzistorem CELL / 84

48 5.4 Třístupňový indikátor úrovně osvětlení 39 CELL01_M1_11_29 CELL02_33k_12_29 CELL03_33k_13_22 CELL04_33k_14_23 CELL05_33k_10_24 CELL24_NPN-PH_C1_E0 CELL29_LD_A5_C0 CELL30_LD_A6_C0 CELL31_LD_A7_C0 CELL33_15_22_31_49_51_63_76_87_94_101_110 LED CELL29 & CELL30 & CELL31 tvoří třístupňový analogový bargraf, který indikuje úroveň osvětlení. Se stoupající úrovní osvětlení LED postupně zhasínají a naopak. LED jsou přímo řízeny operačními zesilovači CELL33A & CELL33B & CELL33C. 48 / 84

49 5.5 Akustický soumrakový indikátor s LED 40 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL04_10k_13_22 CELL05_22n_10_23 CELL06_2u2_10_25 CELL07_M1_16_27 CELL08_10k_17_29 CELL11_10k_10_27 CELL12_M1_10_28 CELL21_NPN-DG_B2_C4_E0 CELL22_NPN_B6_C9_E5 CELL24_NPN-PH_C9_E8 CELL27_P5_N4 CELL29_D_A4_C5 CELL30_D_A5_C0 CELL33_12_23_31_49_57_68_76_110 Bzučák CELL27 generuje jednotónový zvuk and LED CELL30 svítí, poku je úroveň osvětlení nízká a naopak. Komparátor se slabou hysterezí CELL33B porovnává napětí ze dvou napěťových děličů - pevného děliče CELL08 & CELL11 a fotocitlivého děliče CELL12 & CELL24. Podle vztahu napětí z obou děličů komparátor vypíná nebo zapíná koncový stupeň CELL22, který napájí bzučák CELL27 a LED CELL / 84

50 5.6 Akustický indikátor úrovně osvětlení #1 41 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_33k_11_22 CELL04_1k_13_27 CELL05_u22_10_23 CELL06_2u2_10_25 CELL07_33k_16_29 CELL10_TR_12_27 CELL21_NPN-DG_B2_C4_E0 CELL24_NPN-PH_C6_E0 CELL27_P5_N4 CELL29_D_A4_C5 CELL33_12_23_31_49_110 Hlasitost tónu generovaného bzučákem CELL27 závisí na úrovni osvětlení. Čím vyšší úroveň osvětlení, tím nižší hlasitost tónu. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako nastavitelný jednotónový generátor. Výstupní frekvenci lze nastavit odporovým trimrem CELL10. Řídící napětí pro tónový generátor je získáváno od fotocitlivého napěťového děliče CELL07 & CELL24 doplněného emitorovým sledovačem CELL06 & CELL22. Emitorový sledovač zesiluje malý výstupní proud fotocitlivého děliče z důvodu značné proudové spotřeby bzučáku. 50 / 84

51 5.7 Akustický indikátor úrovně osvětlení #2 42 CELL01_33k_11_29 CELL02_10k_12_21 CELL03_M1_10_21 CELL04_22n_10_24 CELL05_33k_14_25 CELL09_M47_11_23 CELL21_NPN-DG_B5_C6_E0 CELL24_NPN-PH_C2_E0 CELL29_D_A3_C5 CELL30_D_A6_C9 CELL33_15_24_33_49_110 Frekvence tónu generovaného bzučákem CELL27 závisí na úrovni osvětlení. Čím vyšší úroveň osvětlení, tím vyšší frekvence tónu. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako napětím řízený frekvenční generátor, jehož výstupní frekvence je řízena napětím na elektrickém uzlu (1). Řídící napětí pro tónový generátor je získáváno od fotocitlivého napěťového děliče CELL01 & CELL02 & CELL03 & CELL / 84

52 6 ZVUKOCITLIVÉ OBVODY

53 6.1 Detektor zvuku a hluku s LED 43 CELL01_33k_11_29 CELL02_10k_11_22 CELL03_M1_11_23 CELL04_2u2_10_23 CELL05_M1_12_24 CELL09_M47_3u3_10_25 CELL21_NPN-DG_B6_C7_E0 CELL29_D_A4_C5 CELL30_LD_A9_C7 CELL33_14_22_33_49_55_63_76_110 LED CELL30 se rozsvítí, překročí-li akustická úroveň prahovou hodnotu. LED CELL30 zhasne, klesne-li akustická úroveň pod prahovou hodnotu. Elektretový mikrofon CELL28 mění akustický signál na střídavé elektrické napětí. Toto napětí se zesílí 10x operačním zesilovačem CELL33A a usměrní diodovým detektorem CELL09 & CELL29. Detekované napětí na elektrickém uzlu (5) se v komparátoru CELL33B porovnává s referenční hodnotou na elektrickém uzlu (3). Je-li detekované napětí vyšší než referenční hodnota, vysoká úroveň na výstupu komparátoru sepne tranzistor CELL / 84

54 6.2 Registr zvuku a hluku s LED CELL01_33k_11_29 CELL02_33k_12_23 CELL03_22n_10_23 CELL04_33k_16_29 CELL05_100k_12_24 CELL10_TR_13_24 CELL20_SW_10_23 CELL21_NPN_B1_C9_E2 CELL22_PNP_B6_C3_E5 CELL23_NPN_B3_C6_E0 CELL28_P1_N0 CELL29_D_A4_C0 CELL30_LD_A9_C5 LED CELL30 se rozsvítí, překročí-li akustická úroveň prahovou hodnotu. LED CELL30 se zhasíná ručně stisknutím tlačítka CELL20. Akustickou citlivost obvodu lze nastavit odporovým trimrem CELL10. Elektretový mikrofon CELL28 mění akustický signál na střídavé elektrické napětí. Tranzistor CELL21 pracuje jako napěťový sledovač s nízkou výstupní impedancí. Tranzistory CELL22 & CELL23 pracují jako klopný obvod RS (tyristorová struktura). Klopný obvod se nastaví překročením akustické prahové hodnoty a vynuluje stisknutím tlačítka. 54 / 84 44

55 6.3 Třístupňový indikátor hladiny zvuku s LED 45 CELL01_33k_11_29 CELL02_33k_11_25 CELL03_3k3_13_22 CELL04_10k_14_23 CELL05_M1_10_24 CELL09_4u7_10_22 CELL19_M47_4u7_10_25 CELL21_NPN_B1_C9_E2 CELL28_P1_N0 CELL29_LD_A6_C0 CELL30_LD_A7_C0 CELL31_LD_A8_C0 CELL33_16_25_32_49_53_65_77_88_95_104_110 LED CELL29 & CELL30 & CELL31 tvoří třístupňový analogový bargraf, který indikuje akustickou úroveň. Se stoupající akustickou úrovní se LED postupně rozsvěcují a naopak. LED jsou přímo řízeny operačními zesilovači CELL33A & CELL33B & CELL33C. Obvod CELL09 & CELL21 pracuje jako špičkový detektor akustického signálu získaného mirofonem CELL28. Detekované napětí je porovnáváno s referenční hodnotou na elektrickém uzlu (5). 55 / 84

56 7 GENERÁTORY TVAROVÝCH SIGNÁLŮ

57 7.1 Pravoúhlý generátor s proměnnou střídou 46 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_10_21 CELL03_22n_10_22 CELL04_33k_16_21 CELL05_1k_15_26 CELL10_TR_13_22 CELL20_TR_14_22 CELL29_D_A3_C5 CELL30_D_A5_C4 CELL33_16_22_31_49_51_66_77_110 Generátor komplementárních obdélníkových průběhů s nastavitelnou střídou a frekvencí. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako komparátor s hysterezí generující obdélníkový průběh na elektrickém uzlu (6). Operační zesilovač CELL33B pracuje jako komparátor bez hystereze generující invertovaný obdélníkový signál na elektrickém uzlu (7). Výstupní frekvenci a střídu lze nastavit odporovými trimry CELL10 & CELL20. Trimr CELL10 ovlivňuje délku trvání nízké úrovně, zatímco trimr CELL20 ovlivňuje délku trvání vysoké úrovně. 57 / 84

58 7.2 Pravoúhlý a trojúhelníkový generátor 47 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_u22_10_21 CELL03_M1_12_29 CELL04_M1_10_22 CELL05_33k_12_23 CELL06_33k_13_24 CELL07_2u2_14_25 CELL08_33k_15_26 CELL11_33k_16_27 CELL33_13_27_32_49_51_64_75_87_96_101_110_121_133_148 Generátor komplementárních obdélníkových a trojúhelníkových průběhů. Výstupní frekvence závisí na hodnotách integračního členu CELL06 & CELL07 & CELL33B, který je srdcem celého obvodu. Mění strmé vzestupné a sestupné hrany z komparátoru CELL33A na plynule rostoucí nebo klesající průběhy. CELL09 & CELL11 & CELL33C představují analogový invertor generující invertovaný trojúhelníkový průběh. CELL33D pracuje jako analogový komparátor generující invertovaný obdélníkový průběh. 58 / 84

59 7.3 Generátor pilového průběhu 48 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_u22_10_21 CELL03_M1_12_29 CELL04_M1_10_22 CELL05_33k_12_23 CELL06_33k_13_28 CELL07_2u2_14_25 CELL08_33k_15_26 CELL10_TR_14_28 CELL11_33k_16_27 CELL29_D_A4_C3 CELL33_13_27_32_49_51_64_75_87_96_101_110 Generátor komplementárních pilovitých průběhů s nastavitelnou frekvencí. Výstupní frekvence závisí na hodnotách integračního členu CELL06 & CELL07 & CELL10 & CELL29 & CELL33B, který je srdcem celého obvodu. Mění strmé vzestupné hrany z komparátoru CELL33A na plynule klesající průběhy. CELL09 & CELL11 & CELL33C představují analogový invertor generující invertovaný pilovitý průběh. Frekvenci lze nastavit odporovým trimrem CELL / 84

60 7.4 LC generátor sinusového průběhu CELL01_3k3_19_24 CELL02_M1_13_24 CELL03_22n_12_21 CELL04_22n_10_22 CELL05_330R_12_25 CELL06_3k3_10_25 CELL07_1k_15_26 CELL09_u47_11_23 CELL10_680uH_10_21 CELL21_NPN_B3_C4_E5 Generátor sinusového průběhu s frekvencí okolo 60kHz na elektrickém uzlu (6). Jedná se o harmonický oscilátor typu Colpitts. Tranzistor CELL21 pracuje v zapojení se společným kolektorem. Výstupní frekvence závisí na hodnotách rezonančního obvodu CELL03 & CELL04 & CELL / 84 49

61 7.5 RC generátor sinusového průběhu 50 CELL01_M1_11_29 CELL02_M1_220n_10_21 CELL03_10k_33k_M1_22n_12_23 CELL04_22n_13_24 CELL05_10k_33k_M1_14_26 CELL06_3k3_12_25 CELL07_10k_33k_M1_15_26 CELL08_33k_16_27 CELL09_4u7_10_22 CELL11_33k_17_28 CELL29_D_A5_C6 CELL30_D_A6_C5 CELL33_12_22_31_49_53_65_76_88_97_102_110 Generátor komplementárních sinusových průběhů s frekvencí okolo 1kHz na elektrických uzlech (6) a (8). Sinusový průběh je generován operačním zasilovačem CELL33B, zapojeným jako neinvertující nelineární zesilovač s malým ziskem s Wienovým článkem CELL03 & CELL04 & CELL05 ve zpětné vazbě. Výstupní frekvence závisí na hodnotách Wienova článku CELL03 & CELL04 & CELL05. Jsou-li hodnoty obou odporů a obou kondenzátorů shodné, platí pro výstupní frekvenci následující vztah: F = 1 / (2*π*R*C) Operační zesilovač CELL33C generuje invertovaný sinusový průběh o stejné amplitudě na elektrickém uzlu (8). Z důvodu nesymetrického napájecího napětí vytváří operační zesilovač CELL33A na elektrickém uzlu (2) tzv. virtuální zem s napětím okolo 4V. Tuto virtuální zem využívá zbytek obvodu ke generování kladných a záporných půlvln sinusového průběhu. 61 / 84

62 8 STAVÍME VLASTNÍ OPERAČNÍ ZESILOVAČ

63 8.1 Diskrétní operační zesilovač #1 51 CELL01_10k_10_23 CELL02_1k_17_29 CELL03_3k3_11_29 CELL04_3k3_12_29 CELL10_TR_11_20 CELL20_TR_12_20 CELL21_PNP_B3_C4_E9 CELL22_PNP_B1_C5_E4 CELL23_PNP_B2_C6_E4 CELL24_NPN_B5_C5_E0 CELL25_NPN_B5_C6_E0 CELL26_NPN_B6_C7_E0 CELL29_D_A9_C3 CELL30_LD_A7_E0 Diskrétní operační zesilovač #1 je umístěn v rámečku. Je vybaven invertujícím vstupem (-IN), neinvertujícím vstupem (+IN), výstupem (OUT) a napájením +VCC a GND. Operační zesilovač je zapojen jako analogový komparátor porovnávající napětí dvou nastavitelných napěťových děličů. Je-li napětí na +IN vyšší než napětí na -IN, napětí na výstupu OUT je vysoké a LED CELL30 svítí. Je-li napětí na +IN nižší než napětí na -IN, napětí na výstupu OUT je nízké a LED CELL30 nesvítí. Operační zesilovač se skládá ze vstupního diferenciálního stupně (zdroj konstantního proudu CELL21, proudové zrcadlo CELL24 & CELL25 a vstupní tranzistory CELL22 & CELL23) a koncového stupně CELL02 & CELL / 84

64 8.2 Diskrétní operační zesilovač #2 52 CELL01_3k3_13_29 CELL02_10k_10_23 CELL03_1k_14_29 CELL04_1k_18_29 CELL05_3k3_11_29 CELL06_3k3_12_29 CELL10_TR_11_20 CELL20_TR_12_20 CELL21_PNP_B3_C5_E4 CELL22_PNP_B1_C6_E5 CELL23_PNP_B2_C7_E5 CELL24_NPN_B6_C6_E0 CELL25_NPN_B6_C7_E0 CELL26_NPN_B7_C8_E0 CELL29_LD_A8_C0 Diskrétní operační zesilovač #2 je umístěn v rámečku. Je vybaven invertujícím vstupem (-IN), neinvertujícím vstupem (+IN), výstupem (OUT) a napájením +VCC a GND. Operační zesilovač je zapojen jako analogový komparátor porovnávající napětí dvou nastavitelných napěťových děličů. Je-li napětí na +IN vyšší než napětí na -IN, napětí na výstupu OUT je vysoké a LED CELL30 svítí. Je-li napětí na +IN nižší než napětí na -IN, napětí na výstupu OUT je nízké a LED CELL30 nesvítí. Operační zesilovač se skládá ze vstupního diferenciálního stupně (zdroj konstantního proudu CELL21, proudové zrcadlo CELL24 & CELL25 a vstupní tranzistory CELL22 & CELL23) a koncového stupně CELL04 & CELL / 84

65 8.3 Diskrétní operační zesilovač #3 53 CELL01_3k3_13_29 CELL02_33k_16_29 CELL03_1k_10_27 CELL04_3k3_11_29 CELL05_3k3_12_29 CELL10_TR_11_20 CELL20_TR_12_20 CELL21_PNP_B1_C4_E3 CELL22_PNP_B2_C5_E3 CELL23_NPN_B4_C4_E0 CELL24_NPN_B4_C5_E0 CELL25_NPN_B5_C6_E0 CELL26_NPN_B6_C9_E7 CELL30_LD_A7_E0 Diskrétní operační zesilovač #3 je umístěn v rámečku. Je vybaven invertujícím vstupem (-IN), neinvertujícím vstupem (+IN), výstupem (OUT) a napájením +VCC a GND. Operační zesilovač je zapojen jako analogový komparátor porovnávající napětí dvou nastavitelných napěťových děličů. Je-li napětí na +IN vyšší než napětí na -IN, napětí na výstupu OUT je vysoké a LED CELL30 svítí. Je-li napětí na +IN nižší než napětí na -IN, napětí na výstupu OUT je nízké a LED CELL30 nesvítí. Operační zesilovač se skládá ze vstupního diferenciálního stupně (zdroj konstantního proudu CELL01, proudové zrcadlo CELL23 & CELL24 a vstupní tranzistory CELL21 & CELL22), zesilovacího stupně CELL02 & CELL25 a koncového stupně CELL03 & CELL / 84

66 8.4 Blikající LED s diskrétním OZ #2 CELL01_3k3_13_29 CELL02_10k_10_23 CELL03_1k_14_29 CELL04_1k_18_29 CELL05_M1_12_29 CELL06_M1_10_22 CELL07_33k_12_28 CELL08_M1_11_28 CELL09_4u7_10_21 CELL21_PNP_B3_C5_E4 CELL22_PNP_B1_C6_E5 CELL23_PNP_B2_C7_E5 CELL24_NPN_B6_C6_E0 CELL25_NPN_B6_C7_E0 CELL26_NPN_B7_C8_E0 CELL29_LD_A9_C8 LED CELL29 pomalu bliká. LED CELL29 je přímo řízena koncovým stupněm CELL04 & CELL26 operačního zesilovače. Operační zesilovač #2 pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL07. Frekvence blikání závisí na hodnotách CELL08 & CELL09. Frekvenci blikání je možné ovlivnit i změnou hystereze (hodnotou CELL07). 66 / 84 54

67 8.5 Tónový generátor s diskrétním OZ #1 CELL01_10k_10_23 CELL02_1k_17_29 CELL03_M1_12_29 CELL04_M1_10_22 CELL05_33k_12_27 CELL06_3k3_11_28 CELL07_2u2_10_21 CELL08_2u2_10_21 CELL10_TR_17_28 CELL21_PNP_B3_C4_E9 CELL22_PNP_B1_C5_E4 CELL23_PNP_B2_C6_E4 CELL24_NPN_B5_C5_E0 CELL25_NPN_B5_C6_E0 CELL26_NPN_B6_C7_E0 CELL27_P9_N7 CELL29_D_A9_C3 CELL30_D_A7_C9 Bzučák CELL27 generuje jednotónový zvuk s nastavitelnou frekvencí. Bzučák CELL27 je přímo řízen koncovým stupněm CELL02 & CELL26 operačního zesilovače. Operační zesilovač #1 pracuje jako komparátor se silnou hysterezí způsobenou odporem CELL05. Frekvenci tónu lze nastavit odporovým trimrem CELL / 84 55

68 9 PROUDOVÉ A NAPĚŤOVÉ ZDROJE

69 9.1 Zdroj konstantního napětí s dvěmi diodami CELL01_330R_19_21 CELL09_4u7_10_21 CELL29_D C2 CELL30_D_A2_C0 CELL35_3V_+9_-0 Velmi jednoduchý zdroj konstantního napětí nízké kvality s výstupním napětím okolo 1,5V. Funkce obvodu je založena na voltampérové charakteristice usměrňovací diody v propustném směru. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (1) a GND (0). Výhody: jednoduchost. Nevýhody: nízký výstupní proud okolo 5mA, nízký stupeň stabilizace výstupního napětí, velký klidový proud. 69 / 84 56

70 9.2 Zdroj konstantního napětí se Z-diodou CELL01_330R_19_21 CELL09_4u7_10_21 CELL29_Z_A0_C1 Velmi jednoduchý zdroj konstantního napětí nízké kvality s výstupním napětím okolo 5,6V. Funkce obvodu je založena na voltampérové charakteristice usměrňovací diody v propustném směru. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (1) a GND (0). Výhody: jednoduchost. Nevýhody: nízký výstupní proud okolo 5mA, velký klidový proud. 70 / 84 57

71 9.3 Zdroj konstantního napětí s tranzistorem CELL01_10k_19_21 CELL09_47k_4u7_10_22 CELL21_NPN_B1_C9_E2 CELL29_Z_A0_C1 Jednoduchý zdroj konstantního napětí s výstupním napětím okolo 5V. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (2) a GND (0). Výsledkem použití tranzistoru je zlepšení parametrů - výrazně nižší klidový proud, vyšší výstupní proud. 71 / 84 58

72 9.4 Nastavitelný zdroj referenčního napětí CELL01_10k_10_21 CELL02_10k_10_22 CELL03_1k_13_24 CELL09_4u7_10_24 CELL10_TR_13_21 CELL21_NPN_B4_C4_E2 CELL33_14_22_31_49_110 Nastavitelní referenční zdroj napětí s nízkým výstupním proudem. Výsledkem použití operačního zesilovače CELL33A je velmi vysoký stupeň stabilizace výstupního napětí. Výstupní napětí lze nastavit odporovým trimrem CELL10 v rozsahu 3,7V až 6,4V. Výstupní proud by neměl překročit 20mA, jinak může dojít k výpadku regulační smyčky. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (4) a GND (0). 72 / 84 59

73 9.5 Nastavitelný lineární stabilizátor napětí #1 CELL01_10k_10_21 CELL02_10k_10_22 CELL03_1k_13_25 CELL04_330R_14_25 CELL09_4u7_10_25 CELL10_TR_13_21 CELL21_NPN_B5_C5_E2 CELL25_NMOS_B4_C9_E5 CELL33_14_22_31_49_110 Nastavitelní lineární regulátor napětí s tranzistorem MOSFET a velkým výstupním proudem. Výsledkem použití operačního zesilovače CELL33A je velmi vysoký stupeň stabilizace výstupního napětí. Výstupní napětí lze nastavit odporovým trimrem CELL10 v rozsahu 3,7V až 6,4V. Samostatný výstupní regulační stupeň CELL25 umožňuje vysoký výstupní proud. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (5) a GND (0). 73 / 84 60

74 9.6 Nastavitelný lineární stabilizátor napětí #2 CELL01_10k_10_21 CELL02_10k_10_22 CELL03_1k_13_25 CELL04_330R_14_25 CELL09_4u7_10_25 CELL10_TR_13_21 CELL21_NPN_B5_C5_E2 CELL22_NPN_B4_C9_E5 CELL33_14_22_31_49_110 Nastavitelní lineární regulátor napětí s tranzistorem NPN a velkým výstupním proudem. Výsledkem použití operačního zesilovače CELL33A je velmi vysoký stupeň stabilizace výstupního napětí. Výstupní napětí lze nastavit odporovým trimrem CELL10 v rozsahu 3,7V až 6,4V. Samostatný výstupní regulační stupeň CELL22 umožňuje vysoký výstupní proud. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (5) a GND (0). 74 / 84 61

75 9.7 Nastavitelný lineární stabilizátor napětí #3 62 CELL01_10k_10_21 CELL02_10k_10_22 CELL03_1k_13_24 CELL04_2u2_10_24 CELL05_330R_15_26 CELL09_4u7_10_26 CELL10_TR_13_21 CELL21_NPN_B4_C4_E2 CELL25_NMOS_B5_C9_E6 CELL33_14_22_31_49_54_66_75_110 Nastavitelný lineární regulátor napětí s tranzistorem MOSFET, velkým výstupním proudem a odděleným zdrojem referenčního napětí. Výstupní napětí lze nastavit odporovým trimrem CELL10 v rozsahu 3,7V až 6,4V. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako samostatný nastavitelný zdroj referenčního napětí. Operační zesilovač CELL33B pracuje jako zesilovač regulační odchylky, který porovnává referenční napětí s výstupním napětím a řídí výstupní regulační stupeň CELL25 tak, aby byla obě napětí stále shodná. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (6) a GND (0). Výhody: velmi vysoký stupeň stabilizace výstupního napětí, vysoký výstupní proud, nízký klidový proud. Nevýhody: složitost. 75 / 84

76 9.8 Nastavitelný lineární stabilizátor napětí #4 63 CELL01_10k_10_21 CELL02_10k_10_22 CELL03_1k_13_24 CELL04_2u2_10_24 CELL05_330R_15_26 CELL09_4u7_10_26 CELL10_TR_13_21 CELL21_NPN_B4_C4_E2 CELL22_NPN_B5_C9_E6 CELL33_14_22_31_49_54_66_75_110 Nastavitelný lineární regulátor napětí s tranzistorem NPN, velkým výstupním proudem a odděleným zdrojem referenčního napětí. Výstupní napětí lze nastavit odporovým trimrem CELL10 v rozsahu 3,7V až 6,4V. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako samostatný nastavitelný zdroj referenčního napětí. Operační zesilovač CELL33B pracuje jako zesilovač regulační odchylky, který porovnává referenční napětí s výstupním napětím a řídí výstupní regulační stupeň CELL25 tak, aby byla obě napětí stále shodná. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (6) a GND (0). Výhody: velmi vysoký stupeň stabilizace výstupního napětí, vysoký výstupní proud, nízký klidový proud. Nevýhody: složitost. 76 / 84

77 9.9 Zdroj konstantního proudu s tranzistorem 64 CELL01_330R_10_21 CELL02_22n_11_29 CELL21_PNP_B1_C2_E9 CELL29_D_A9_C1 Jednoduchý zdroj konstantního proudu založený na schopnosti tranzistoru CELL21 udržovat konstantní proud v širokém rozsahu zátěže. Tranzistor CEL21 musí pracovat v lineárním režimu. Tuto podmínku zajišťuje obvod pro nastavení pracovního bodu CELL01 & CELL02 & CELL29. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (2) a GND (0). 77 / 84

78 9.10 Nastavitelný proudový regulátor #1 65 CELL01_10k_10_21 CELL02_100R_12_23 CELL10_19_22 CELL21_PNP_B3_C1_E9 CELL22_PNP_B1_C4_E3 Jednoduchý diskrétní nastavitelný regulátor konstantního proudu s dvěma PNP tranzistory. Tranzistor CELL21 řídí proud do báze tranzistoru CELL22 tak, aby byl proud protékající odpory CELL02 & CELL10 konstantní. Rostoucí proud protékající CELL02 & CELL10 otevírá tranzistor CELL21. Napětí na elektrickém uzlu (1) roste a tím se přivírá tranzistor CELL22, aby omezil další růst proudu. A naopak. Klesající proud protékající CELL02 & CELL10 přivírá tranzistor CELL21. Napětí na elektrickém uzlu (1) klesá a tím se otevírá tranzistor CELL22, aby omezil další pokles proudu. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (4) a GND (0). Výstupní proud lze nastavit odporovým trimrem CELL / 84

79 9.11 Nastavitelný proudový regulátor #2 66 CELL01_10k_10_21 CELL02_10k_10_22 CELL03_1k_11_23 CELL04_2u2_10_23 CELL05_330R_14_23 CELL06_33k_u22_10_25 CELL07_100R_13_26 CELL10_TR_14_25 CELL21_NPN_B3_C3_E2 CELL25_NMOS_B7_C6_E8 CELL33_13_22_31_49_56_65_77_110 Komplexní nastavitelný regulátor konstantního proudu. Operační zesilovač CELL33A pracuje jako nastavitelný zdroj konstantního napětí na elektrickém uzlu (5). Operační zesilovač CELL33B pracuje jako analogový komparátor porovnávající referenční napětí na elektrickém uzlu (5) s úbytkem napětí na referenčním odporu CELL07 způsobeným výstupním proudem. Výstupní tranzistor CELL25 je řízen komparátorem CELL33B tak, aby byla obě napětí shodná. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (8) a GND (0). Výstupní proud lze nastavit odporovým trimrem CELL / 84

80 9.12 Násobič napětí 2x s nábojovou pumpou 67 CELL01_1k_11_29 CELL02_3k3_12_21 CELL03_22n_10_22 CELL09_4u7_13_24 CELL19_4u7_10_25 CELL29_D_A9_C4 CELL30_D_A4_C5 CELL34_10_22_33_49_62_71_89 Nestabilizovaný zdvojovač napětí s nábojovou pumpou. Z důvodu spínacích a diodových ztrát je výstupní napětí poněkud menší než přesný dvojnásobek vstupního napětí. Časovač NE555 pracuje jako astabilní klopný obvod, jehož pracovní frekvence závisí na hodnotách CELL01 & CELL02 & CELL03. Maximální výstupní proud činí přibližně 5mA. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (5) a GND (0). 80 / 84

81 9.13 Násobič napětí 3x s nábojovou pumpou 68 CELL01_1k_11_29 CELL02_3k3_12_21 CELL03_22n_10_22 CELL04_2u2_13_24 CELL05_2u2_19_25 CELL06_2u2_14_26 CELL29_D_A9_C4 CELL30_D_A4_C5 CELL31_D_A5_C6 CELL34_10_22_33_49_62_71_89 Nestabilizovaný ztrojovač napětí s nábojovou pumpou. Z důvodu spínacích a diodových ztrát je výstupní napětí poněkud menší než přesný trojnásobek vstupního napětí. Časovač NE555 pracuje jako astabilní klopný obvod, jehož pracovní frekvence závisí na hodnotách CELL01 & CELL02 & CELL03. Maximální výstupní proud činí přibližně 2mA. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (6) a GND (0). 81 / 84

82 9.14 Invertor napětí s nábojovou pumpou 69 CELL01_1k_11_29 CELL02_3k3_12_21 CELL03_22n_10_22 CELL09_4u7_13_24 CELL19_4u7_10_25 CELL29_D_A4_C0 CELL30_D_A5_C4 CELL34_10_22_33_49_62_71_89 Nestabilizovaný invertor napětí s nábojovou pumpou. Z důvodu spínacích a diodových ztrát je absolutní hodnota záporného výstupního napětí poněkud menší než hodnota vstupního napětí. Časovač NE555 pracuje jako astabilní klopný obvod, jehož pracovní frekvence závisí na hodnotách CELL01 & CELL02 & CELL03. Maximální výstupní proud činí přibližně 5mA. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (5) a GND (0). 82 / 84

83 9.15 Stabilizovaný zdroj záporného napětí 70 CELL01_1k_11_29 CELL02_3k3_12_21 CELL03_22n_10_22 CELL04_33k_15_26 CELL05_M1_2u2_10_27 CELL09_4u7_13_24 CELL19_4u7_10_25 CELL21_PNP_B6_C5_E7 CELL29_D_A4_C0 CELL30_D_A5_C4 CELL34_10_22_33_49_62_71_89 Stabilizovaný zdroj záporného napětí s nábojovou pumpou. Záporné výstupní napětí -5V je stabilizováno jednoduchým lineárním regulátorem napětí CELL04 & CELL05 &CELL21 & CELL31. Časovač NE555 pracuje jako astabilní klopný obvod, jehož pracovní frekvence závisí na hodnotách CELL01 & CELL02 & CELL03. Maximální výstupní proud činí přibližně 5mA. Zátěž se připojuje mezi elektrické uzly OUT (7) a GND (0). 83 / 84

84 Na tomto místě možnosti stavebnic Compact Matrix System nekončí, ale začínají... Cygnus2, všechna práva vyhrazena