Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС (1987) (1092081), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Длительность выходного импульса, как уже говорилось выше, определяется величинами )т и С,„, . Если С„, )1000 пФ, для вычисления длительности импульса на выходе схемы 741.5123 можно использовать следующую формулу: )выл = 0~4ИСвнеы. Если сопротивление выражается в килоомах и емкость в пи- кофарадах, длительность импульса будет измеряться в наносекундах. 240 Глава 4 Для С,„, ~1000 пФ длительность импульса определяют по графику, приведенному на рис. 4.72. Минимальная длительность импульса, которую можно получить в этой схеме, составляет 40 нс.
Внутренняя структура ИС 74ЕБ123 обеспечивает гистерезис, достаточный для реализации режима запуска без искажений при 70000 м 1000 700 Рис. 4.72, Длительность импульса выходного сигнала как Функция внешней емкости С„„для ИС 74ьо123. т'000 70, 70 700 0еееет и со фронтах нарастания запускающих импульсов (0,1 В/мкс.
Одновибраторы с запускающим входом, снабженным триггером Шмитта, т. е. ИС 74221 и 74Е5221, работают с допустимыми фронтами нарастания запускающих импульсов (1 В/с. Свойства и режимы работы триггера Шмитта описаны в разд, 4.41. 4.39. Одновибраторы и мультивибраторы на основе ИС ЫЕ 555 В течение ряда лет фирма 31дпе1!сз разрабатывала схему, которая позволяла бы с помощью добавления небольшого числа элементов собрать такие схемы, как одновибратор и мульти- вибратор. На рис. 4.73 приведена функциональная схема ИС ИЕ 555, состоящей из двух компараторов в аналоговом исполнении, одного триггера, разрядного транзистора и оконечного каскада.
Два компаратора управляют работой триггера. Если на инверсном входе компаратора 11 появляется отрицательный сигнал, опорное напряжение на другом входе (1/3 Ув) переводит триггер в состояние «1» и транзистор запирается. Через 0л происходит заряд емкости С,„, до тех пор, пока не будет достиг- 24$ Семейства логических схем путо пороговое напряжение компаратора ! (2/3 Уа).
Если напряжение на неинверсном входе этого компаратора становится выше порогового напряжения, триггер возвращается в исходное состояние. Разрядный транзистор отпирается, и С.„разряжается. дт5747аусг ниппиенм уй луууйгу Утлм ГУУУ 77унй Л7ЛУГе Уалгт ЮУЛ~ Сгнеш Рис, 4.73, Функциональная ИС Гч'Е 555. [Я=5 кОм.) Как видно из этого рассмотрения, с помощью ИС ХЕ 555 легко сформировать схемы одновибратора и мультивибратора. Мультивибратор получим, если соединим точки 2, 6 и 7 с цепью, состоящей из двух резисторов, конденсатора и диода (рис.
4.74). Заряд емкости С,„, происходит через )сл и 1т. Всякий раз, когда напряжение на конденсаторе превышает 2/3 17а, триггер переходит в состояние 0 и емкость разряжается через )са и Т1, при этом 0 заперт. Этот разряд продолжается до тех пор, пока не будет достигнут пороговый уровень компаратора 11 (1(3 Уе). Если напряжение становится ниже этого порога, триггер переходит в состояние 1 и емкость снова заряжается.
Этот повторяющийся процесс появления треугольного сигнала в точках 2 и 6 обеспечивает прямоугольный сигнал на выхо- 242 Глава 4 де схемы (точка 3). Схему можно использовать в качестве ГУН, если подать на вывод б управляющее напряжение. Одновибратор получим в том случае, когда на вход 2 подадим напряжение выше 1/3 ()в. Благодаря тому, что в точке 2 создано положительное напряжение, триггер постоянно находится в состоянии О и разрядный транзистор отперт.
Схема на- Вигпт) 7,44 Р, ~~я ЧГ4)НПВ тсЛ: ра Рис. 4.74. ИС )ЧЕ 555 в качестве мультивибратора, (А — коэффипиеит ааполие- иии импульса.) ходится в устойчивом состоянии. Однако, если через конденсатор С1 (рис. 4.75) мы подадим в точку 2 отрицательный импульс, уровень напряжения в этой точке на короткое время станет ниже уровня переключения, триггер перейдет в состояние 1 и на выходе 3 появится напряжение высокого уровня. Конденсатор С,„, заряжается до тех пор, пока не будет превышен верхний порог (2/3 (7в) и триггер не вернется в исходное состояние.
Транзистор Т1 начинает снова проводить ток, и С„, разряжается. Этим процесс завершается. Соотношение между длительностью импульса на выходе и параметрами РС-цепочки можно записать в следующем виде: 24З Семейства логических схем где г — длительность импульса в секундах, а гкл и Свнеш в омах и фарадах соответственно. Если ИС ЫЕ 555 используется в качестве несинхронизированного мультивибратора, для получения симметричного прямоугольного сигнала необходимо добавить второй резистор 1Яв) в цепь, задающую частоту генерации импульсов.
Очевидно, что Рнс. 4.75, ИС МЕ 555 в качестве одновнбратора. этот резистор замедляет разряд С„„, поэтому увеличивается длительность импульса. Импульсы с коэффициентом заполнения 50% получаются при Рл =ткв, при этом параллельно гсв включается диод. Для несинхронизнрованного мультивибратора (рис. 4.74) выполняется следующее соотношение между частотой следования импульсов, тс и С„„во внешней тгС-цепочке: 1,44 (тчл+ ггв)См ° ' где частота дана в герцах, если Дл и Яв выражены в омах, а Сгвещ в фарадах.
ИС МЕ 555 может обеспечить на выходе ток для внешнего потребления до 200 мА. Напряжение питания в месте расположения вывода ИС необходимо шунтировать с помощью сглажи- 244 Глава 4 расина Зсппя Запуск дыло(/ Ус/понос- ка нуля допуск Рпс. 4.75. Выводы ИС КВ 555 (а) и ЫВ 555 (С) (вад сверку). а — а корпусе о1Р (ахни 555) с 14 выводами, 5 — в корпусе о1Р с 8 вмвопаме вающего конденсатора емкостью )0,1 мкФ.
На рис. 4.76 пока- заны выводы ИС ХЕ 555. Отметим, что ИС МЕ 556 содержит две схемы типа ХЕ 555 (рис. 4.76, б). 4.40. Бистабильный мультивибратор (триггер) На рис. 4.77 показан бистабильный мультивибратор (или триггер). Схема имеет два устойчивых состояния. Управляющие (запускающие) сигналы обеспечива1от переход мультивибратора в одно из этих состояний. Допустим, что транзистор Т2 в схеме, приведенной на рис. 4.77, находится в режиме насыщения. В этом случае падение напряжения на этом транзисторе почти равно нулю.
Вы- а "в ВВ1 аыгад Усс/сисдка сос/полная сислкс пслнсяа//" Рис. 4.77, Триггер, порог усладам наприк(. Ус/попас ко нуля пыкаа //орос Упроси напаял Ус/панос- каиуля Вс/код +Ъ Рсоряа //ораг Упроси. напаял/. 24о Семейства логических схем ход транзистора Т2 соединен с входом (базой) транзистора Т1. В результате Т1 заперт, а в цепи коллектора протекает только небольшой ток утечки, которым можно пренебречь. Так как Т1 заперт, база транзистора Т2 управляется через 1х., и 171.
Видно, что в таком состоянии схема действительно устойчива. То же самое можно сказать н о состоянии, в котором Т1 насыщен, а Т2 заперт. Схему, приведенную на рис. 4.77, можно «опрокинуть», если подать на базу проводящего транзистора отрицательный запускающий импульс. В этом случае тот транзистор, который находился в режиме насыщения, запрется, а второй транзистор перейдет в режим насыщения. Указанные на схеме емкости являются так называемыми ускоряющими конденсаторами, которые служат для облегчения перехода из одного состояния триггера в друтое.
Они выполняют в какой-то степени роль памяти" и обеспечивают крутые фронты при опрокидывании схемы. Триггеры широко применяются в качестве элементов ЗУ в ЭВМ, причем в настоящее время большей частью в виде ИС. Процесс опрокидывания схемы требует определенного времени. Важными факторами, которые ограничивают быстродействие триггерных схем, являются накопление носителей заряда, коллекторные емкости н время переноса носителей заряда в базе. Накопления носителей заряда можно избежать, исключив работу транзисторов в режиме насыщения.
В этом режиме в базе присутствует избыток носителей заряда, которые поддерживают ток через коллектор еще некоторое время после переключения. Емкость коллектора сильно зависит от величины используемого обратного напряжения. Чем выше это напряжение, тем меньше емкость коллектора. В пограничном слое между коллектором и базой имеется область, из которой под действием электростатических сил удалены все свободные носители заряда. Она называется обедненной зоной, Размер ее изменяется в зависимости от величины прикладываемого напряжения, т.
е. растет с увеличением обратного напряжения смещения. Обедненную зону можно рассматривать как обычный конденсатор. Чем выше напряжение обратного смещения, тем меньше емкость этого конденсатора. Емкость коллектора и монтажные емкости заряжаются до требуемого положительного напряжения тем быстрее, чем выше " При опрокидывании схема переходит через промежуточное состояние неустойчивого равновесия. Прн отсутствии емкостей с равной вероятностью было бы возможно как опрокидывание, так и возвращение в исходное состояние, Напряжения на емкостях создают асимметрию, обеспечивающую возможность опрокидывания.
— Прилс ргд. 246 Глава 4 напряжение питания, к которому подключены тт„1 и Р,з. В случае положительного скачка выходного сигнала повышение напряжения питания обеспечивает более крутые фронты. После того как напряжение на коллекторе достигнет требуемого положительного уровня, следует прекратить его дальнейшее повышение с помощью ограничивающих диодов, связанных со вторым источником более низкого напряжения, или же с помощью стабилитронов. 77согонсбсо 1Г сосогооосо„!" б! уаиоиобло Л соссоссос„!" Рис. 4.78. ЯЯ-триггер. а — из схем И-НЕ; б — из схем ИЛИ-НВ. Триггер легко может быть построен из других логических схем, например из двух схем И-НЕ или ИЛИ-НЕ в каскадном включении, при этом выход второй схемы соединяется со входом первой, как показано на рис.
4.78. Триггер из схем И-НЕ запускается отрицательными сигналами, а триггер из схем ИЛИ-НŠ— положительными. При анализе характеристик таких триггеров в т. 2 мы еще вернемся к работе этих схем, так как на их основе разработан ряд других триггеров, каждый из которых имеет отличительные особенности. Так, например, наряду с Я5-триггерами (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
