SADRŽAJ:

1. ZADATAK...........................................................................................................................12. UVOD...................................................................................................................................2

2.1. EKSPERIMENTALNA PLOČICA........................................................................22.2. INTEGRIRANI LOGIČKI SKLOP 7486..............................................................32.3. OTPORNIK ...........................................................................................................42.4. DIP SKLOPKA......................................................................................................52.5. TRANZISTOR.......................................................................................................62.6. SVJETLEĆA (LED) DIODA.................................................................................8

3. OPIS RADA SKLOPA.........................................................................................................94. TABLICA STANJA SKLOPA...........................................................................................105. SHEMA...............................................................................................................................106. PRORAČUN VRIJEDNOSTI OTPORNIKA ...................................................................117. IZRADA SKLOPA.............................................................................................................128. RABLJENA OPREMA.......................................................................................................129. SLIKE SKLOPA.................................................................................................................1210. PRIMJENA GENERATORA PARITETNOG BITA.........................................................1311. ZAKLJUČAK.....................................................................................................................1412. TROŠKOVNIK...................................................................................................................1413. POPIS PRILOGA...............................................................................................................1414. POPIS LITERATURE........................................................................................................15

1. ZADATAK:

Projektirati električnu shemu i spojiti na eksperimentalnoj ili tiskanoj pločici generator paritetnog bita s 4 ulaza rabeći EXILI logičke sklopove, odnosno pomoću integriranog logičkog sklopa 7486. Na ulaz sklopa potrebno je dovesti +5V. Stanje izlaznog paritetnog bita treba signalizirati svjetlećim (LED) diodama.

1

2. UVOD:

Zaštitni kodovi služe za otklanjanje grešaka nastalih pri prijenosu digitalnog signala. Paritetna zaštita se zasniva na parnosti i neparnosti broja jedinica u kodnoj riječi. Generator paritetnog bita broji jedinice i nule kodne riječi. Ideja generatora paritetnog bita je zaslužna za otkrivanje i popravljanje pogrešaka nastalih u prijenosu podataka. Kao pomoć u izradi sheme spoja korištene su prezentacije auditornih vježbi iz digitalne elektronike te sljedeće teoretske činjenice o rabljenoj opremi:

2.1. Eksperimentalna (prototipna) pločica ( Protoboard )

Eksperimentalna pločica je pribor potreban za izradu sklopa. Sklop koji se sastavlja na eksperimentalnoj pločici može se sastojati od integriranih sklopova, otpornika, tranzistora, dioda, sklopki, kondenzatora itd. Nožište i sabirnica napajanja osnovni su dijelovi eksperimentalne pločice. Razmak između središta rupa je razmak nožica standardnih tipova integriranih sklopova odnosno iznosi 2.54 mm. Širina utora je 7.62 mm koliko su široki električki digitalni sklopovi. U nožište je moguće staviti sve komponente i vodiče čiji je promjer izvoda od 0.4 do 0.7 mm. Sabirnica se sastoji od 2 uzdužna niza na eksperimentalnoj pločici. Sabirnica se koristi za napajanje sklopova u nožištu. Osim nožišta i sabirnice eksperimentalna pločica može imati i priključnice za spajanje na izvor napajanja ili neki drugi uređaj. Priključnice nisu električki spojene sa eksperimentalnom pločicom. To potrebno učiniti pomoću vodiča. Za povezivanje elemenata sklopa preporučuje se izolirana žica. Kraj žice s kojeg je uklonjena izolacija se umeće u rupu eksperimentalne pločice pincetom, rukom ili kliještima. Ukoliko je žica više puta rabljena, te je oštećena, potrebno ju je izravnati, a najbolje je taj dio odrezati i ukloniti novih 5 mm izolacije. Spoj se na eksperimentalnoj pločici treba spajati tako da su vodiči polegnuti na pločicu oko komponenti kako bi spoj bio uredniji i pregledniji. Na taj se način smanjuje mogućnost slučajnog izvlačenja vodiča iz rupe.

Slika 1. Prikaz načina na koji su spojene rupe na eksperimentalnoj pločici i eksperimentalna pločica sa priključnicama

2

2.2. Integrirani logički sklop 7486, EXILI (XOR)

Slika 2. Simbol EXILI logičkog sklopa

Slika 3. Raspored nožica Slika 4. Tablica stanja

Slika 5. Integrirani sklop EXILI EL 7486 A7

3

2.3. Otpornik (330 Ω, 0.25W i 0.6W)

Otpornik je pasivan otporni element. Izrađen je od metala (metalna žica namotana na keramičko tijelo i sl.) ili od grafitnog ili metalnog tankog sloja (filma) nanesenog na mali keramički valjak koji krajevima ima metalne priključke (žice). Otponik je elektronička komponenta koja pruža otpor struji, pri čemu je odnos između jakosti struje i napona između priključaka određen Ohmovim zakonom. Električni otpor definiran je kao omjer napona na otporniku i struje koja protječe kroz promatrani otpornik. Otpornik se koristi kao element pri radu sa električnim mrežama i elektroničkim sklopovima. Ako je struja u krugu poznata, tada se otpornik koristi za stvaranje poznate razlike potencijala proporcionalne toj struji. Osim toga otpornik se može koristiti i kao linijski terminator [otpornik na kraju prijenosne linije, konstruiran kao zaključna impendancija (otpor čija vrijednost otpora odgovara otporu ostatka kruga na koji je spojen) i time minimizira refleksiju signala], prigušivač i za ograničavanje struje što je potrebno pri radu sa elementima kao što su svjetleće diode kada se otpornik stavlja u seriju prije diode kako bi se struja kroz tu komponentu ograničila na poznatu i dozvoljenu vrijednost. Na svakom je otporniku bojama prikazana njegova vrijednost, te tolerancija (maksimalno očekivano odstupanje od označene vrijednosti).

Slika 6. Označavanje otpornika bojama

4

Slika 7. Simboli za otpornik

Slika 8. 6 otpornika 330 Ω, 5% tolerancije, 0.25W , 1 otpornik 332 Ω, 1% tolerancije, 0.6W i 1 otpornik 40.2 kΩ, 1% tolerancije, 0.25W

2.4. DIP sklopka

DIP sklopka je komponenta prilagođena za rad na eksperimentalnoj ili tiskanoj pločici zajedno sa drugim elektroničkim komponentama. Sastoji se od 4, 6 ili 8 pojedninačnih sklopki. Koristi se kako bi se prilagodilo ponašanje elektronskih uređaja ili komponenti za određene situacije. Glavne prednosti ove komponente su jednostavnost i brzina korištenja. Način spajanja ove komponente prikazan je na slici dolje. U „ON“ položaju ulaz integriranog sklopa je postavljen na +5V. Kada sklopka nije u „ON“ položaju, tada je ulaz integriranog sklopa preko otpora spojen na uzemljenje.

Slika 9. Ispravan način spajanja DIP sklopke sa integriranim sklopom

5

Slika 10. DIP sklopka (6p)

2.5. Tranzistor

Tranzistor je aktivni poluvodički elektronički element. Koristi se za pojačavanje, kao sklopka, za stabilizaciju napona, modulaciju signala i sl. Osnovni je tvorni element mnogih elektroničkih sklopova i integriranih krugova. Prema načelu rada tranzistori se dijele na bipolarne (spojne) tranzistore i unipolarne (s efektom polja) tranzistore. Svaki tranzistor ima tri priključka (elektrode): kolektor(C), bazu(B) i emiter(E). Osnovu tranzistorskog efekta u bipolarnim tranzistorima čini injekcija manjinskih nosilaca naboja propusno polariziranim PN-spojem, njihov prijenos (transport) kroz neutralno područje i sabiranje (kolekcija) na drugom nepropusno polariziranom PN-spoju. Tranzistor nazivamo spojnim jer se sastoji od dva PN-spoja. Unošenje manjiskih nosilaca naboja praćeno je kompenzacijom njihova naboja većinskim nosiocima naboja pa spojni tranzistor nazivamo još i bipolarnim spojnim tranzistorom. Tranzistor će biti u stanju vođenja kada je doveden napon veći od 0.6 V između baze i emitera. Taj napon osigurava da će mala struja baze biti uvećana i do 100 puta. Kada je tranzistor u stanju viđenja postoji napon između kolektora i emitera do 0.3 V što odgovara stanju logičke nule. Tranzistor će biti u stanju zapiranja kada navedeni uvjeti nisu ispunjeni. Tada je napon između emitera i kolektora približno jednak naponu napajanja što odgovara stanju logičke jedinice. U tom slučaju emiterska struja ne teče. Svi su osnovni integrirani sklopovi izvedeni su pomoću bipolarnih spojnih tranzistora.

6

Slika 11. Simbol NPN tranzistora i primjer tranzistora Slika 12. BC 107 B

Slika 13. Dimenzije i raspored nožica BC 107 B

7

2.6. Svjetleća (LED) dioda

Pri injekciji nosilaca naboja kroz propusno polariziran PN-spoj struja nastaje radi rekombinacije u osiromašenom području ili kvazineutralnom području u blizini PN-spoja. Pri propusnoj polarizaciji PN-spoja od složenih poluvodiča [npr. galijev arsenid (GaAs), galijev fosfid (GaP) i silicijev karbid (SiC)] s izravnom rekombinacijom može doći do emisije svijetlosti zbog rekombinacije. Ta se pojava naziva injekcijska elektroluminiscencija. Koristi se za izradu dioda koje emitiraju svjetlost odnosno kod svjetlećih dioda (eng. LED - Light Emiting Diode). U digitalnoj elektronici se često koriste kao indikatori stanja. Ukoliko je dioda spojena anodom sa otpornikom, a katodom sa uzemljenjem, svijetlit će kada na njoj bude napon veći od 1.7 V . To će označavati stanje logičke jedinice na tom izlazu. Ukoliko je dioda spojena katodom sa otpornikom, a anodom sa naponom napajanja, dioda neće svijetliti kada na njoj bude napon manji od 1.7 V. Svijetlo će označavati stanje logičke nule na tom izlazu.

Slika 14. Pomoć pri određivanju anode i katode, simbol LE diode

8

3. OPIS RADA SKLOPA:

Moguća su dva pariteta, paran (PE-parity even) i neparan (PO-parity odd). Parni paritet provjerava da li kodna riječ ima paran broj jedinica. Ako ima paran broj onda je paritet nula, ako nema onda je jedan. Obrnuto vrijedi za neparni paritet, ako kodna riječ ima neparan broj broj jedinica onda je paritet nula, a ako nema onda je paritet jedan.

Generator paritetnog bita broji logičke jedinice i logičke nule koje su mu na ulazu i to tako da provjerava paritet. Ovisno o tome da li je ulaz P bio spojen na logičku jedinicu ili logičku nulu generator daje različite signale na izlazu. Za P=0 na izlazu daje logičku jedinicu za neparan broj ulazih jedinica, dok za P=1 na izlazu daje logičku jedinicu za paran broj ulaznih jedinica. Tablica stanja pisana je za P=0 odnosno za paran paritet. Za paran broj jedinica na ulazu na izlazu daje logičku nulu, a za neparan broj logičku jedinicu. To je ostvareno preko EXILI logičkih sklopova sadržanim u integriranom sklopu 7486 (EL 7486 A7). On sadrži četiri EXILI logička sklopa pomoću kojih je ostvareno paritetno brojilo sa 4 ulaza. Na izlazu iz sklopa se dobiva logička nula ili jedinica. Za vizualizaciju izlaznih stanja na izlaz su stavljene dvije diode. Zelena dioda se pali za logičku jedinicu ili neparan broj logičkih jedinica na ulazu, a crvena za paran broj logičkih jedinica. Da bi se to postiglo korišten je NE sklop izveden pomoću tranzistora BC 107 B. Ulazi u sklop, tj. logičke nule i jedinice se ostvaruju preko DIP sklopke sa 6 prekidača i dovode se na ulaze 7486 integriranog sklopa. U kombinaciji sa DIP sklopkom je korišteno 5 otpornika od 330 Ω (0,25 W) da u slučaju kada je DIP sklopka isključena ulaz EXILI sklopa bude spojen na uzemljenje odnosno na logičku nulu. Integrirani sklop 7486 za logičku jedinicu prepoznaje istosmjerni napon od +5 V , a za logičku nulu 0 V.

Slika 15. Primjer tablice stanja generatora paritetnog bita

U tablici je prikazana ovisnost izlaza Px iz EXILI integriranog sklopa 7486 o ulazima u navedeni sklop i tablici stanja EXILI logičkih sklopova od kojih se integrirani sklop sastoji.

9

4. TABLICA STANJA SKLOPA:

Slika 16. Tablica stanja sklopa

5. SHEMA:

Slika 17. Shema izrađena u programu za izradu shema ExspressSchematic

10

6. PRORAČUN VRIJEDNOSTI OTPORNIKA NA BAZI TRANZISTORA:

UBEzas = 0.73 V

UCEzas = 0.07 V

hfe = 150

Rc = 330 Ω

Rb=?

Ib> Ichfe

5V – RcIc – UCEzas = 0

UBEzas + RbIb – 5V = 0

Ic=5 V−UCEzasRc

=¿

Ic=5−0.07330

=¿

Ic=0.014939394 A

Ic ≅ 15 mA

Ib> 0.014939394150

Ib>9.95959595 ×10−5 A

Ib≅ 10 μA

Rb=5V−UBEzasIb

=¿

Rb= 5 V −0.73

9.95959595 ×10−5=¿

Rb<42700 Ω

Rb<42.7 k Ω

11

7. IZRADA SKLOPA:

Sklop je spojen na osnovi sheme (Slika 17.). Shema je prvo provjerena u programu za simulaciju Electronics WorkBench-Multisim 9. Prvo sam posložila elemente koji će biti rabljeni na eksperimentalnoj pločici da bi sklop na kraju bio uredniji. Zatim sam izradila vodiče i redom, gledajući u shemu, spajala krajeve komponenti. Svi vodiči izrađeni su po mjeri da uredno leže oko komponenti. Nakon što je skop spojen priključnice sam spojila sa izvorom napajanja +5 V i uzemljenjem. Sklop je ispravno radio.

8. RABLJENA OPREMA:

- Eksperimentalna (prototipna) pločica (Protoboard) - Integrirani logički sklop 7486, EXILI (XOR) (EL 7486 A7)- 8 otpornika (1 otpornik 332 Ω, 0.6W, 6 otpornika 330 Ω i 1 otpornik 40.2 kΩ, 0.25W)- Dip sklopka (6p)- Tranzistor (BC 107 B)- Zelena LED 5mm, diffus zelena,19mcd, 36°- Crvena LED 5mm, diffus zelena,19mcd, 36°- Vodiči - Izvor istosmjernog napajanja

9. SLIKE SKLOPA:

Slika 18. Slike sklopa na eksperimentalnoj pločici

12

10. PRIMJENA GENERATORA PARITETNOG BITA:

Zaštitni kodovi služe za otklanjanje grešaka nastalih pri prijenosu digitalnog signala. Paritetna zaštita se zasniva na parnosti i neparnosti broja jedinica u kodnoj riječi. Dakle, moguća su dva pariteta, paran i neparan. Parni paritet provjerava da li kodna riječ ima paran broj jedinica, ako ima paritet je nula, ako nema onda je jedan. Obrnuto vrijedi za neparni paritet, ako kodna riječ ima neparan broj broj jedinica onda je paritet nula, a ako nema onda je paritet jedan. Na mjestu odakle se odašilje digitalni signal paritetni sklop djeluje kao generator paritetnog bita. Sklop ispituje broj jedinica u kodnoj riječi i generira paritetni bit. Na mjestu gdje se digitalni signal prima, paritetni sklop provjerava broj jedinica u primljenoj kodnoj riječi i paritetnom bitu. Ako je primljen paran broj jedinica znači da nije došlo do pogreške u prijenosu i izlaz paritetnog sklopa će biti u stanju logičke nule. Ako je primljen neparan broj jedinica, došlo je do promjene jednog bita u sklopu. Tada će na izlazu biti logička jedinica koja označava pogrešku.Generator paritetnog bita se koristi u prijenosu digitalnih podatka i dio je Hamingovog koda za detekciju i ispravljanje greške nastale pri prijenosu digitalnih podataka.

Slika 19. Hamingova zaštita

13

11. ZAKLJUČAK:

Spajanjem ovog sklopa dokazana je jednostavnost generatora paritetnog bita, njegova funkcionalnost i široka primjena. Provjera paritetnog bita je najjednostavniji zaštitni kod koji se rabi pri prijenosu digitalnih podataka. Moguće je odabrati da li će sklop raditi parnim ili neparnim paritetom, ali uvijek na kraju treba biti paran broj jedinica u kodnoj riječi koja se prenosi. Ako prenesena kodna riječ ima paran broj jedninica nije došlo do pogreške, ako nema onda je došlo do pogreške. Hamingova zaštita tu pogrešku može i ukloniti. U spajanju sklopa trebalo je paziti na raspored nožica integriranog sklopa 7486 i kako okrenuti LE diode i tranzistor, te staviti otpornike prije ulaza u integrirani sklop, dioda i tranzistora.

12. TROŠKOVNIK:

OPREMA KOLIČINA CIJENA IZNOSEksperimentalna pločica 1660C

1 135.00kn 135.00kn

LED 5 zelena 19mcd 1 1.01kn 1.01knLED 5 crvena 19mcd 1 1.01kn 1.01knDIP sklopka(6p) 1 10.98kn 10.98knOtpornik 0.25W 330Ω

6 0.20kn 1.20kn

Otpornik 0.6W 332Ω 1 0.30kn 0.30knOtpornik 0.6W 40.2 kΩ

1 0.37kn 0.37kn

BC 107 B Philips 1 2.00kn 2.00knIC TTL 7486 1 8.45kn 8.45kn

Ukupni iznos: 160.32kn

13. POPIS PRILOGA:

Slika 1. Prikaz načina na koji su spojene rupe na eksperimentalnoj pločici i eksperimentalna pločica sa priključnicama

Slika 2. Simbol EXILI logičkog sklopa

Slika 3. Raspored nožica

Slika 4. Tablica stanja

Slika 5. Integrirani sklop EXILI EL 7486 A7

Slika 6. Označavanje otpornika bojama

Slika 7. Simboli za otpornik

14

Slika 8. 6 otpornika 330 Ω, 5% tolerancije, 0.25W , 1 otpornik 332 Ω, 1% tolerancije, 0.6W i 1 otpornik 40.2 kΩ, 1% tolerancije, 0.25W

Slika 9. Ispravan način spajanja DIP sklopke sa integriranim sklopom

Slika 10. DIP sklopka (6p)

Slika 11. Simbol NPN tranzistora i primjer tranzistora

Slika 12. BC 107 B

Slika 13. Dimenzije i raspored nožica BC 107 B

Slika 14. Pomoć pri određivanju anode i katode, simbol LE diode

Slika 15. Primjer tablice stanja generatora paritetnog bita

Slika 16. Tablica stanja sklopa

Slika 17. Shema izrađena u programu za izradu shema ExspressSchematic

Slika 18. Slike sklopa na eksperimentalnoj pločici

Slika 19. Hamingova zaštita

14. POPIS LITERATURE:1. Auditorne vježbe 2 iz digitalne elektornike

http://www.etfos.hr/upload/OBAVIJESTI/obavijesti_preddiplomski/AV2_03-11-2009.pdf

2. Predavanja iz digitalne elektronike3. http://www.etfos.hr/?smjer=ele&smjer2=auto&predmet=PRK301&preddiplomski=3 4. http://www.etsbi.edu.ba/stranice/download/resursi/Tablica%20oznacavanja

%20otpornika.pdf5. Hocenski, Željko Matić, Tomislav Martinović,Goran. Priručnik za laboratorijske

vježbe iz digitalne elektronike. Osijek:Elektrotehnički fakultet Osijek, 2009.6. Švedek, Tomislav. Poluvodičke komponente iosnovni sklopovi. Zagreb: Graphis,

2001.

15