Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 40
Текст из файла (страница 40)
При у" = О, К" = Она входе основного триггера имеем й", = 1, .ч, = 1. Таким образом, основной триггер йб~ подготовлен к приему инФормации. При У' = 1, К" = О срабатывает ИМС, и триггер Я5, переключается в состояние, когда Я =- О, Я = 1. Сигнал с выхода ИМСд постУпает также на один из входов ИМСз н ИМСв. В результате на вхолах всполюгательного триггера устанавливается информация йт = 1, бз = 1. По окончании действия сигнала У" = 1 устанавливается логический уровень Я, = О, что, в свою очередь, приводит к установлению комбинации К", = 1, ч", = О и соответственно Я = О, Я = 1.
Прн 3" = О, К" = 1 срабатывает схема ИМСз и триггер ВЯ, переключается в состояние, когда Кг = 1, Д" = О. Одновременно сигнал й~ = О поступает на входы ИМСз и ИМСм По.окончании действия сигнала К" = 1 срабатывает триггер йЯж на выходе которого устанавливается Я = 1, Я = О, При У = 1, К" = 1„Я ' = 1, Д" ' = О срабатывает схема ИМС, и триггер переключается в состояние Я = О, Я = 1, Таким образом, УК-трютер при комбинации на входах У" = 1, К" = 1 инвертирует предыдущее состояние.
Таблица переходов имеет следующий виц: 10.8. Нарисовать временные диаграммы, характеризующие работу 0-триггера (рис. 10.е), если: а) на вход 11 поступает последовательность прямоугольных импульсов со скважностью лва На входе С вЂ” постоянный сигнал логической единицы„ .У б) на входе 1) — постоянный сигнал логической единицы. На вход С поступает последовательность прямоугольных импульсов со сквюкностью два; в) на вхолах В и С вЂ” последовательность прямоугольных импульсов со Рис 10.8 ,,гЮ * (1 я ч" Ея Г Рис, 10.9 Указание.
Основные расчетные формулы см. в (13). 1. Выбор типа транзистора: 1' кблоп ~ ~Ех (1 + бк)' /ь = 5 Е пах. 2. Выбор емкости ускоряющих конденсаторов: С > Свь С = 1,5т„/К„(для низкочастотных транзисторов):, С = 1,5т„/К„+ С - (для высокочастотных транзисторов). 3. Выбор сопротивления резистора К„: К >Ез/Р, р К н>Е~/1 4. Выбор напряжения смещения и сопротивления резистора Кз: Е, =0,1Е, Кз =(1 Бн бв)Ем/1кьо ан. скважностью два, однако длительность импульсов на входе С в два раза больше длительности импульсов на входе О. Инерционностью элементов схемы пренебречь. 10.9.
Рассчитать симметричный триггер (рис. 10.9), рабо- тающий в режиме раздельного запуска и удовлетворяющий следующим требованиям: максимальная частота переключений Е...,„= 100 кГп, амплитуда выходного импульса 11 > 10 В, полярность выходного импульса — отрицательная, амплитуда прямоугольного .запускающего илшульса тока 1„= 10 мА, диапазон рабочих температур г = 20+60'С, колебания напряжения питания и разброс номиналов рер . б,=б,=+10У. 5. Выбор сопротивления резистора К, нма 6, Определение степени насыщения транзистора и максимальной рабочей частоты триггера: 2яЯ, г к 5+ 6' Решение 1.
Поскольку нижний уровень выходного сигнала имеет отрицательное значение — 10 В, выбираем тип проводимости транзисторов р-л-р. 2. Определяем напряжение питания схелзы Е, из условия Е„= (1,1 чь1,4) СГ~ = 12 В. 3. Исходя из условий Д = 5рм,,„11„д„д )~ Е„(1+ Ья3, Выбираем транзистор МП39Б, для которого Д = 0,5 МГц, У„е = 15 В. Выпишем остальные параметры транзистора МП39Б„необходимые при дальнейшем расчете: (кш„— — 150 мкА, (3;„= Ю, Р = 150 мВт, Х„дм = 150 мА, С„~ (60 пФ. 4. Верхний уровень выходного сигнала по условию задачи близок к нулю.
Поэтому выбираем схему симметричного триггера с внешним смещениеги (рис. 10.9). 5. Находим сопротивление резистора К„в коллекторной цепи нз следующих соображений. Для обеспечения условия С )'См указанное сопротивление необходимо уменьшать. Однако при этом возрастают ток коллектора насыщенного транзистора и соответственно потребляемая мощность. При выборе сопротивления К„необходимо также учитывать, что коллекторный ток насыщения 1„, не должен превышать допустимого значения 1,щ = Ек~Кк и < (клоп. Таким обРазом, К в ) Ек/1к.хоп = 800 Ом. Учитывал вышеизложенное, принимаем Кк = 1 кОм. 6.
Выбираем Е = О,1 Е„= 1,2 В. 7. Условие запирания траизистора выполняется, если Еп А ) 1КБОвах Тогда с учетом разброса значений напряжения питания и но- мнналов резисторов можно записать Кз =(1 — Ьк — Ьдр,(1кю откуда Кэ = 64 кОм. 8. Из условия насыщения открытого транзистора определим сопротивление резистора К,. Пренебрегая значением тока смещения, имеем К с (' "(1 1кнс'1 ~ 1 Е, 1+Р,„ 3 «н или с учетом разброса параметров 1кю К~ К„(1 — 28я) - 1 ~в см 1 — 2Ья Кэ1м, Принимаем К, = 10 кОм. 9. Уточняем значения 1с по формуле и, = (К„ — 1„яскс7 = 11 > 10 Рм К +К, 10.
Определяем величину емкости ускоряющего конленсатора С= 1,5т /К„= 477 пФ. 11. Проверяем выполнение условия С > См Имеем 477 пФ » 60 пФ. Пренебрегая этапами полготовки и регенерации при переключении триггера и учитывая, что степень насыщения открытого транзистора с'к 1квепаФс мсм Рюа!сКс К+К„К/ Е„ опрелеляем максимальную рабочую частоту рассчитанного триггера 1Щ 2л Гс Р— — '= 400 кГц> 100 кГц. 1,6 10,10. Как следует изменить параметры симметричного триггера, рассчитанного по условиям предыдущей задачи, чтобы обеспечить его нормальную работу при подключении нагрузочного резистора К,7 Решение 1. При подключении заземленной нагрузки К„степень насыщения открытого транзистора Т, уменьшается, так как Ек — 1квой«Е« где Е, = Е «(1 + Ю«Ж«) Следовательно, чтобы режим открытого транзистора при подключенной нагрузке соответствовал режиму открытого транзистора триггера, рассчитанного на холостой ход, сопротивление резистора Е, следует уменьшить в 1+ й„/Е, раз.
2, С уменьшением Е, снизится амплитуда выходного импульса триггера 0 . При наличии нагрузки с сопротивлением Яв илзеем (Е«1~ Вн) (Е« — 1кксй.) (Я~ )! Е„) + Е„ При подключении нагрузки зарялка конденсатора С будет происходить с постоянной времени та = (й„1 й„) С < 1,5 т„. В результате нарушается условие максимального быстродействия триггера, для выполнения которого необходимо, чтобы та=1,5т Следовательно, чтобы сохранить быстродействие триггера, рассчитанного на холостой ход, при работе с нагрузкой смкосп конденсатора С необходимо увеличить в 1 + Е„~й„раз.
Таким образом, С= — '" 1+ —" й 10.2. ТРИТТЕРЫ ШМИТТА В отличие от рассмотренных выше триггерных устройств триггер Шмигта представляет собой устройство, в котором переход из одного устойчивого состояния в другое осуществляется только при определенных уровнях входного напряжения Е„, и Е,ь называемых пороговыми уровнями. Наличие двух пороговых уровней входного сигнала в схеме свидетельствует о гистерезиснолз характере передаточной характеристики данного устройства. Идеализированная передаточная характеристика триггера Шмитта представлена на рис. 1б.10. При Е, ( Е,«тригтер Шмитта находится в одном из устойчивых состояний, например когда 1« = Ес.
Как только входное напряжение достигает порогового уровня срабатывания Е«ь схема скачком переходит в другое устойчивое состояние (рабочий режим), когда У „= Е'. Дальнейшее повышение напряжения генератора Е, не приводит к изменению состояния схемы. Однако уменьшение Е„до порогового уровня отлускания Е«х вызывает скачкообразное возвращение схемы в исходное состояние ((1 = Е"). Пороговые уровни срабатывания и отпускания, а следовательно, ширина петли гистерезиса определяются элементами стелах.
На рис. 10.11 приведены схема трибтера Шмитта на дискретных элементах (а) и временные диаграммы, харакгернзуюшие его работу (б). В исходном состоянии (при Е, < Ен) схемы транзистор Т, закрыт, а транзистор Т, открыт и насыщен. Напряжение на выходе схемы 11 „= (1п = 1оК, = Е,К,/(К,с + К,). При переключении схемы в рабочий режим (Е, ) Е„) транзистор Т, открывается и насыщается, а Т, закрывается.
Напряжение на выходе возрастает до значения, близкого к напряжению источника питания Ек При снижении напряжения Е„до уровня Е, схема возвращается в исходное состояние. Триггер Шмитта можно составить из двух интегральных расширителей по ИЛИ ТТЛ-типа (рис, 10,12). По своей структуре эта схема аналогична схеме триггера Шмитта на дискретных элементах (рис. 10.11, а).
Здесь ИМСг и ИМСз — интегральные расширители, резисторы К„ь К ь К, являются навесными коьшонег!тами +Ек схемы. Для регулировки якг якг порогов срабатывания и 0 отпускания Е„, и Еы в и,„, схему вводят также навес- б г г ные резисторы Кг и Кв г, Схема триггера Шмитта, выполненная на опе- Е, б Ож рапиоином усилителе, з кг б и приведена на рис 10.13. Для получения гистере- 01 Ег Ег Егт птггг и Ек Егг Егг Ег Рис. 10.10 Рис. 10.11 и.чгга и, Ряс 1ОЛг Рис. 1й13 ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ 10.11. Рассчитать триггер Шмитта на транзисторах (см. рнс. 10.11, а), работающий в качестве формирователя прямоугольных положительных импульсов с амплитудой 10 В и длительностью г,„„= 100 мкс из си~нала синусоидальной формы е, = (г„зю ел.
Температура окружающей среды 20 — 60'С. Укаэания. Расчетные формулы см. в (15). 1. Определение пороговых уровней срабатывания н отпускания: (10.1) (10.2) Ен = /квайг + ЕгК./(Ко + К.); Еы = ) Е. (1 + 2Ко/К), где 7,=К,/(К, +Кз). 2. Выбор напряжения источника питания: Е, (1,1 —: 1,2)((/ „+ Е ).
(10.3) 3. Выбор транзисторов: (/кблап ~ Ек Ха ~ (3 + 5) Еюпаг (10.4) 4. Выбор емкости ускоряющего конденсатора: 1 5тв = КкС ЗС (Кг ) Кз) < гв' (10.з1 3СК„, < (т — г„), (10.6) где г„— длительность нахождения триггера в рабочелз режиме; Т вЂ” Ä— длительность нахождения трщтера в исходном со- стоянии. зисной передаточной характеристики к неинвертирующему входу операционно~о усилителя подключена цепь положи- тельной обратной связи, 5. Определение времен фронта выходного напряжения при переходе трипера в рабочий режим»е и спада выходного напряжения при возвращении триггера в исходное состояние»,: »е ж(0,6 —:0,8)» (10.7) »„=' (1,2 —: 1,8) т„.
(10.8) Решение 1. За время положительного полупериода синусоицального входного сигнала триггера Шмитта должен сформировать один импульс на выходе, т. е. сработать и вернуться в исходное состояние. Следовательно, Т(2 = (1,2сь1,6)»,„„, откупа можно определить частоту входного сигнала: 1 я 2 —:26 Т (1,2 | 1,6)» „ Принимаем е| 2,5/», = 25 кГп. 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
