Przedstawiony układ to przerzutnik astabilny generujący drgania o częstotliwości 125 Hz. Po zamknięciu wyłącznika W częstotliwość jego sygnału
A. wzrośnie około dwa razy.
B. zmaleje około cztery razy.
C. wzrośnie około cztery razy.
D. zmaleje około dwa razy.
Pytanie z egzaminu CKE, czerwiec 2021 (arkusz EE.22-SG-21.06).
Odpowiedź "zmaleje około dwa razy" jest poprawna, ponieważ zmiana wartości oporu w obwodzie wpływa na czas ładowania i rozładowania kondensatorów w przerzutniku astabilnym. W takim układzie, częstotliwość drgań jest odwrotnie proporcjonalna do czasu, co oznacza, że jeśli czas ładowania wzrasta, częstotliwość spada. W praktyce, projektując układy elektroniczne, inżynierowie często stosują przerzutniki astabilne do generowania sygnałów zegarowych, które sterują innymi komponentami. Na przykład, w systemach cyfrowych, przerzutniki astabilne mogą być używane w układach czasowych lub do synchronizacji różnych procesów. Warto również zauważyć, że w dobrze zaprojektowanych układach, zmiany wartości R i C są starannie obliczane, aby uzyskać pożądane parametry częstotliwościowe, co jest zgodne z najlepszymi praktykami inżynieryjnymi.
Wybór odpowiedzi wskazującej na wzrost częstotliwości jest niepoprawny, ponieważ nie uwzględnia charakterystyki działania przerzutnika astabilnego. W przypadku przerzutnika, częstotliwość oscylacji jest ściśle związana z wartościami rezystorów i kondensatorów w obwodzie. Stwierdzenie, że częstotliwość wzrośnie o dwa lub cztery razy, opiera się na błędnym założeniu, że zamknięcie wyłącznika W zmienia obwód w sposób, który przyspiesza proces ładowania kondensatorów. W rzeczywistości, zamknięcie wyłącznika może prowadzić do zwiększenia oporu, co z kolei wydłuża czas ładowania kondensatorów, a tym samym zmniejsza częstotliwość oscylacji. Często popełnianym błędem jest myślenie, że każde zwiększenie oporu w obwodzie zawsze prowadzi do wzrostu częstotliwości, co jest sprzeczne z zasadami działania przerzutników. Dlatego kluczowe jest zrozumienie, że w przerzutniku astabilnym zmiana oporu ma odwrotny wpływ na częstotliwość drgań, a nie bezpośrednio proporcjonalny związek. Ostatecznie, prawidłowe rozumienie tych zasad jest kluczowe dla inżynierów projektujących układy elektroniczne, aby uniknąć błędów w analizie i projektowaniu obwodów.