Elektroniska Tribble, "Fuzzy Logic" typ (2 / 15 steg)

Steg 2: Teori (som är det) - elektronik

Hur kretsen ovan funktion? Ta en titt på avsnittet första oscillator, den med NAND1, R1 och C1. Det första att notera om detta avsnitt är att utfärda utegångsförbud för NAND1 har dess ingångar gick tillsammans att göra det fungera som en enkel Schmitt Trigger inverter. När kretsen slås på av utgående växel S1 produktionen av NAND1 går hög. Detta avgifter kondensatorn C1 genom resistorn R1. När spänningen på C1 får upp till "logic hög" utlösande tröskeln till NAND1's ingångar sedan NAND1 växlar till en låg produktion. Kondensatorn C1 utsläpp sedan tillbaka genom resistorn R1 tills spänningen på C1 går under NAND1's "logik låg" input gräns, som orsakar NAND1 att gå tillbaka till att ha en hög effekt. Cykla sedan upprepas.

Följande två oscillator etapper (NAND2 och NAND3) har en liknande funktion förutom att deras ingångar inte ansluts till tillsammans för att göra dem till växelriktare. I stället används en av ingångarna på varje NAND som en "Aktivera" linje med en signal från den första etappen. När "Aktivera" ingångar NAND2 och NAND3 hålls hög sedan NAND2 och NAND3 tillåts att svänga precis som den NAND1 skede gör (men med olika tid konstanter). Men när "Aktivera" ingångar NAND2 och NAND3 hålls låg sedan deras produktion tvingas att vara hög eftersom det enda sättet deras utgångar kunde gå låg gäller båda ingångarna vara hög. NAND sanningen tabellen nedan stavas det ut allt.

Figur 2 visar tabellen NAND sanningen.

Det sista steget, NAND4, helt enkelt tar de andra och tredje stadierna och multiplicerar dem tillsammans. Resultatet är en pulsbreddsmodulerad signal (från "ton" och "modulering" oscillator kretsar) det cyklar på och av som om Tribble andas. Denna signal överförs sedan, genom resistor R4, till en enkel sändare anhängare förstärkare som driver en högtalare (ja ja, jag vet det är tänkt för att vara en diod parallellt med den induktiva lasten... men kretsen fungerar alldeles utmärkt utan det).

Den sista aspekten av kretsen är den variabel kondensatorn C4 i den tredje etappen oscillator. Denna kondensator läggs parallellt med C3 och är konstruerad av två ark kopparfolie med en komprimerbar distans mellan dem. Syftet med C4 är att lägga en bit av "tecken" till ljudet av leksaken. När folie plattorna pressas ihop är klyftan mellan dem minskade vilket kommer att öka kapacitans av C4 (kapacitans är proportionell mot plattan område och omvänt proportionell mot plattan separation). Öka den sammanlagda kapacitansen av C3 och C4 sänker frekvensen av tredje etappen "ton" oscillatorn lite. Effekten är liten men märkbar.

Bruket av Schmitt utlöste logik är nödvändigt eftersom våra oscillatorer kräver den inbyggda i hysteres som den har för att få nödvändiga fasen förseningen i feedbackloop. Hysteresisen är i form av en separation mellan spänning krävs för logiska låga och höga stater. Vanliga CMOS logic har övergången från låg till hög logik på om mittpunkten av skillnaden mellan förråd och marken spänningar. När indata är över halva matningsspänningen så tolkas det som hög. När indata är lägre än halva matningsspänningen då den tolkas som låg. Schmitt Triggers, å andra sidan, tolka ingångar på olika sätt. För indata till anses hög måste det gå över spänning mittpunkten plus hälften av den inbyggda i hysteres spänning. Och för indata till anses låg det måste gå under spänning mittpunkten minus hälften av den inbyggda i hysteres spänning. Det är hysteresis "död zon" som gör att svängningen.

En oscillator scenen som en av de tre som beskrivs ovan att var gjorda av vanliga CMOS logic skulle helt enkelt slå sig ner till spänning mittpunkten och inte svänga ordentligt (men det skulle fortfarande drar ström). En gjord av Schmitt Triggers kommer att svänga som krävs. Vanliga CMOS logic (växelriktare, till exempel) kan göras att svänga som används här men ytterligare växelriktare/buffertar krävs för att kompensera för bristen på intern spänning hysteres. Dessa ytterligare portar skulle öka vår gate räkna längre än vad som finns på en enda 4xxx serie IC. Så vi kommer inte att göra saker på det sättet, använder vi Schmitt Trigger grindar istället.