Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Вычислим допустимую амплитуду обратного выброса: «в«о«1+а «14 Максимальное сопротивление шунтнрующего резистора найдем из формулы (й'„((К ) = ~"~ =О,б кОм, Аи „„Е откуда й 0,75 кОм Выбранный тип диода Д должен удовлетворять условиям Е„~„ Е ! 17 ! > ! Е„!. Выбираем диод типа Д9Г. 11.7. Определить максимальную частоту повторения запускающих импульсов ждущего блоквнг-генератора на транзисторе МП111.
Задано, что Е„=!2 В, Ее=+2 В, С=1 нФ, й = 1 кОм, Е= 1 мГн, ла = 0,2, л„= 1. Длительности отрицательного и положительного фронтов выходного импульса можно не учитывать. Считать, что 1, ( 1 Решение Определим длительность импульса блокинг-генератора. Для большинства типов низкочастотных транзисторов, у которых 7'; с 1 МГп, соотношение т,/та > 4 не выполняется при С ~ ( О,! мкФ, поэтому для определения с„воспользуемся формулой с« = «е 0,7 мкс. леЕС т Определим время восстановления исходного состояния схемы из формулы й,= 3ЯС= 3 мкс.
Максимальная частота повторения запускающих импульсов 1 Г« = 0,27 МГц. 1«+ Г ф 11.2. РЕЛАКСАЦИОИНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ НА ИНГЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ В настоящее время широко применяются релаксационные генераторы (мультнвибраторы), выполненные в виде гибридных ИМС, на основе логических ИМС и операционных усилителей. Принципиальные схемы мультивибраторов, выполненных в виде гибридных микросхем, отличаются от мультивибраторов на дискретных транзисторах наличием элементов, улучшающих свойства мультивибраторов. Такие элементы выполняются в едином технологическом цикле со схемой и не влияют на стоимость или габариты микросхемы. В интегральных мультивибраторвх К218ГФ1 и К218Ф2 серии 218 для улучшения формы прямоугольного импульса используются диоды, блокирующие коллекторные потенциалы запирающихся транзисторов; чтобы предотвратить пробой перехода эмигтер — база транзисторов, в базовые цепи включены ограничиваюшие диоды.
В автоколебательных мультивнбраторах, например К219ГФ1 серии 219, для обеспечения мягкого режима самовозбуждения используется нелинейная обратная связь, не допускающая перехода открываюшегося транзистора в режиме насыщения. Мультивибраторы на основе логических ИМС обычно применяют в цифровой аппаратуре, так как при этом наиболее полно обеспечивается унификация элементной базы. Кроме того, не требуется согласование по уровням сигналов релаксационных генераторов и других устройств аппаратуры. На рис.
11.7,а представлена принципиальная схема автоколебательного мультивибратора на ИМС, реализующих логическую функцию И вЂ” НЕ. Логические схемы ИМС, и ИМС4 имеют вспомогательное назначение и служат для создания режима мягкого самовозбуждения колебаний в схеме. При включении питания и возможном появлении на обоих выходах микросхемы ИМС, и ИМСз сигналов логической единицы срабатывают микросхемы ИМСз и ИМСм На вход ИМСз поступает высокий уровень напряжение, который вызывает Рис. П.7 переключение ИМС, в состояние логического нуля на выходе и приводит к возникновению режима автоколебаний.
Временные диаграммы, характеризующие работу схемы в режиме автоколебаний, приведены на рис. 11.7,6. В момент времени П напряжение 1У з досппает порогового значения (у при котором происходит переключение микросхемы ~~овсх ИМС . НапРЯжение (У„„„з изменЯетсЯ от УРовнЯ (Уе „, соответстз. 1 вующего логическому нулю, до уровня (У„логической еди- ницы. Так как конденсатор Сз представляет собой в момент времени П цепь, замкнутую накоротко (напряжение на кон- денсаторе скачком измениться не может), то (Уяп (В) = (У', и, следовательно, ( еык! (13) = (Увмк. Скачок напряжения (У, ~ от значения (У'„ю до значения (У~ через конденсатор С, передается на вход микросхемы ИМСз и создает нежелательный отрицательный выброс напряжения (У,„ь Чтобы исключить отрицательные выбросы на входах ИМС~ н ИМСз, резисторы В, и Ва шунтируют диодами Д, нД. После момента времени 1, конденсатор С, начинает заряжаться с постоянной времени т,, = Л~Сь а напряжение (У ~ стремится к нулю с той же постоянной времени.
По достижении напряжением (У... порогового значения (Умв,„, прв котором переключается микросхема ИМСь напряжение (У„,,~ скачком изменяется до значения, соответствующего логической единице, т. е. (У,,,(У,) = 1У',, что приводит к изменению напряжения (У,„з(В) = (У',ч, а следовательно, (У .г(зг) = (У~„„. Таким образом, мультивибратор переходит в следующее квазиустойчивое состояние, за время которого происходят заряд конденсатора Сз и изменение напряжения (У,„з с постоянной времени т рг = = КзСь При (У з(В) = (У,р „ мультнвибратор переходит в новое квазиустойчивое состояние, во время которого заряжается конденсатор Сь т.
е. цикл повторяетсв. В соответствии с временными диаграммами (рис. 117,б) длительность импульса выходного напряжения (У, з определяется формулой (Уо Плова~ Длительность паузы между соседними выходными импульсами напряжения (Ую (Уо + (У где ~Унп Унт — падениЯ напРЯжениЯ на РезнстоРах Кь Кр от пРотеканиЯ входного тока 1х,'х микРосхемы пРи низком УРовне входного напряжения ((.Рнх = ухмКь 1Рнз = 1Р Кз); К1 — выходное сопротивление микросхемы при высоком уровне выходного напряжения. Обычно выбирают К, = Кз = К.
При выполнении неравенства (11.3б) будем иметь х хх г„- К,С, 1п (11.37) ' ворох ('вых + ~~Н1 (х1 гв КНСг (а (1!.3В) (' вор.ох На рис. 11.В изображены принципиальная схема (о) и временные диаграммы (б) ждущего мультивибратора иа логических микросхемах ИМС, и ИМСН, реализующих функцию И вЂ” НЕ. В исходном состоянии на выходе ИМС, имеем высокий уровень напряжения У' (логическая единица), так как резистор К подключен к нулевой шине и уровень напряжения на входе ИМС, определяется падением напряжения сРн — — Р,„К на резисторе К от входного тока микросхемы; зто напряжение меньше порогового напряжения (.р р . Тогда при наличии на входе микросхемы ИМСН высокого уровня напряжения на выходе этой микросхемы создается низкий уровень напряжения П х= (РР (логический нуль). ирвх ь', хзхс.
1дд ! !пКС1п П'а" (~ + (~к (' ор.гх Принципиальная схема н временные диаграммы работы автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе приведены на рис. 11.9,а,б. При подаче питающих напряжений в начальный момент времени гс вход 1 операционного усилителя по переменному току зазсмлен, а на вход 2 по цепи обратной связи поступает небольшое напряжение (положнтельное или отрицательное), так как на выходе всегда имеется положительное или отрицательное напряжение сдвига.
Дифференциальное напряжение, приложенное к входам 1 и 2, (11.39) Ергр 'г! Еагр Егр Еагр Ерг Е а) Рис. 11.У ПРи подаче в момент вРемени г, на вход ИМСз запУскающего импульса 11, микросхема ИМС, переходит в состояние логической единицы, когла П, з = (г' . Скачок напряжения х(грр = 1г!„, — [Уиа пеРедаетса чеРез конденсатоР С па вход микросхемы ИМСр, которая переходит в состояние логического нуля, когда у = Ба После момента времени г, конденсатор С заряжается по зкспоненциальному закону с постоянной времени т = КС, а напряжение 1рм! падает с той же постоянной времени. Мульти- вибратор находится в квазиустойчивом состоянии. В момент времени г„когда напряжение У,„! достигает порогового уровня П, р,„, происходит переключение ИМС и соответственно ИМСз.Мультнвибратор возвращается в исходное состояние.
Для предотвращения отрицательного выброса напряжения ср ! в момент гз и уменьшения, таким образом, времени восстановленияисходного состояния схемы резистор К шунтируют диодом Д. Длительность выходного импульса при Я » й' определяется формулой скачком переводит операционный усилитель в режим ограничения, когда, например, У,„„= Е+и а (1г — — Уг.
Конденсатор С начинает заряжаться с постоянной времени г = ЕС, и напряжение на нем изменяется, стремясь к значению Е+,. При Ус = + Е+ йг = Уг = = Е+ у выходное напряжение скачком измепг+Ег няется, достигая своего отрицательного предела Е, Напряжение Уг становится отрицательным и удерживает схему в состоянии ограничения, когда У „ = Е к Конденсатор С перезарюкается, а напряжение на нем стремится к значению Е„. При Ус = Уг = Е,, у происходит скачок выходного напряжения к положительному пределу.
Длительности квазиустойчивых состояний схемы при Е, = О (точка а заземлена) определяются из формулы [1г1 2В )Е г( — (Пг ) ~ Ег /' Тг = ЕСйг '~~ ь = ЕС1п 1+ — г = Т,. Е+р+1(~г ( г' 2йг ~ Е+р — Уг 1, Ег ) (11.40) Ям Я Таким образом, при Е, = 0 схема генерирует импульсы со скважностью, равной двум. Для изменения частоты и скважности выходных импульсов можно: 1) подать в точку а напряжение Е Ф О, 2) запгунтировать резистор Е цепью, состоящей из последовательно соединенных резистора И' и диода Д (на рис. 11.9 показана пунктиром).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
