Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 41
Текст из файла (страница 41)
При У" = О, К" = 1 срабатывает схема ИМСз и триггер Я5, переключается в состояние, когда К", = 1, Д" =- О.Одновременно сигнал й", = 0 поступает на входы ИМС, и ИМСы По окончании действия сигнала К" = 1 срабатывает триггер 85з, на выходе которого устанавливается Я = 1, Я = О. При У" = 1, К" = 1, Яз ' = 1, Ц" ' = 0 срабатывает схема ИМС, и триггер переключается в состояние Я =-О, Я = 1.
Таким образом, ХК-триггер при комбинации на входах У" = 1, К" = 1 инвертирует предыдущее состояние. Таблица переходов имеет следующий вид: 10.8. Нарисовать временные диаграммы, характеризующие работу В-триггера (рис. 10.8), если: а) на вход В поступает последовательность прямоугольных импульсов со скважностью два. На входе С вЂ” постоянный сигнал логической единицы; Р б) на входе (1 — постоянный сигнал логической единицы. На вход С поступает последовательность прямоугольных импульсов со скважностью два; в) на входах )1 и С вЂ” последовательность прямоугольных импульсов со Ряс.
КЯВ скважностью два, однако длительность импульсов на входе С в два раза больше длительности импульсов на входе Г«. Инерционностью элементов схемы пренебречь. 10.9. Рассчитать симметричный триггер (рис. 10.9), работающий в режиме раздельного запуска и удовлетворяющий следующим требованиям: максимальная частота переключений Р,„= 100 кГц, амплитуда выходного импульса (/,кв > 10 В, полярность выходного импульса — отрицательная, амплитуда прямоугольного запускающего импульса тока 1,„= 1О мА, диапазон рабочих температур ! = 20сь60'С, колебания напряжения питания и разброс номиналов резисторов соответственно Ьк = Ья = + 1О %. ««Ю 1 и,„, Г Указание.
Основные расчетные формулы см. в [131. 1. Выбор типа транзистора: Каков ~~ Ек(1 + Ьк), /; = 5 Екпвм 2. Выбор емкости ускоряющих конденсаторов: С > См, С = 1,5тп/Ев (для низкочастотных транзисторов), С = 1,5т„/Кв+ См (для высокочастотных транзисторов). 3. Выбор сопротивления резистора Я;. Е и > Ег/Р Рв ь > Е /1, 4. Выбор напряжения смешения и сопротивления резистора ~~г Есм = 0.1 Ек Ег = (1 — Ьл — Ьк) Е /! квещы.
262 5. Выбор сопротивления резистора Кг Ег ~ Ев(1 — 2ЬК) 1+ ()мпЕсм/(1 2Ьк) Кг1кв 6. Определение степени насыщения транзистора и максимальной рабочей частоты триггера: г/ Ев 1КБомвкйк Есм ~ ()псиФк Ег + )вк Ег,/ Ек Решение 1. Поскольку нижний уровень выходного сигнала имеет отрицательное значение — 10 В, выбираем тип проводимости транзисторов р-л-р. 2. Определяем напряжение питания схемы Ев из условия Ев = (1,1сь1,4) (/,„„= 12 В. 3. Исходя из условий /; = 5 Рмпм (/„, > Ев(1 + Ьк), выбираем транзистор МП39Б, для которого/; = 0,5 МГц, (/„~ =15 В. Выпишем остальные параметры транзистора МП39Б, необходимые при дальнейшем расчете: 1кво 150 мкА, ~~;„= 20, Рв = 150 мВт, 1ллоп = 150 мА, Скз (~ 60 пФ.
4. Верхний уровень выходного сигнала по условию задачи близок к нулю. Поэтому выбираем схему симметричного триггера с внешним смещением (рис. 10.9). 5. Находим сопротивление резистора Яв в коллекторной цепи из 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 Ев необходимо также учитывать, что коллекторный ток насыщения 1 не должен превышать допустимого значения 1кв = Ев/Екпап ~ 1кло .
Таким образом, йв„ы > Е,/1„„и = 800 Ом. Учитывая вышеизложенное, принимаем Кв = 1 кОм. 6. Выбираем Е =О,! Ел=1,2 В. 7. Условие запирания транзистора выполняется, если Е /Ег >1кко Тогда с учетом разброса значений напряжения питания и но- 261 миналов резисторов можно записать Кз =(1 — Ьн — бк)Е Дкьв ° откуда Кз = 64 кОм. 8. Из условия насыщения открьпого транзистора определим сопротивление резистора К,. Пренебрегая значением тока смещения, имеем 1+ (3 .„ или с учетом разброса параметров Ри 1 — —" в ()вы Е 1+ 1 — 28к Кз1вв Принимаем К, = Ю кОм.
9. Уточняем значения 1/в по формуле 17вмх = — (Ев — уккЩ =11 > Ю В. К! Кв+К„ 10. Определяем величину емкости ускоряющего конденсатора С = 1,5т„/К„= 477 пФ. 11. Проверяем выполнение условия С > С„. Имеем 477 пФ » 60 пФ. Пренебрегая этапами подготовки и регенерации при переключении триггера и учитывая, что степень насыщения открытого транзистора Е- = " —" — — " '" "=16 К +Кв Кз/ Е„ определяем максимальную рабочую частоту рассчитанного триггера 113): 2я)'в Г ге — —" = 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„? Решение 1. При подключении заземленной нагрузки К, степень 1шсыщения открытого транзистора Т, уменьшается, так как Ев 1ккейв Кввв + Кв Кз где К, К, (1+ К„(К„). Следовательно, чтобы режим открытого транзистора при подключенной нагрузке соответствовал режиму открытого транзистора триггера, рассчитанного на холостой ход, сопротивление резистора К, следует уменьшить в 1 + К„(К„ раз.
2. С уменьшением К, снизится амплитуда выходного импульса триггера 11,„„. При наличии нагрузки с сопротивлением К„имеем (К, ( К„)(ń— Хкьей„) (К, ЦКв)+Кв При подключении нагрузки зарядка конденсатора С будет происхолнть с постоянной времени тк = (К„( К„) С < 1,5 т„. В результате нарушается условие максимального быстродействия триггера, для выполнения которого необходимо, чтобы т, = 1,5т„Слеловательно, чтобы сохранить быстродействие триггера, рассчитанного на холостой ход, при работе с нагрузкой емкость конденсатора С необходимо увеличить в 1 + К„(К„раз.
Таким образом, С= — '" 1+ 0 10.2. ТРИГГЕРЫ ШМИТТА В отличие от рассмотренных выше триггерных устройств триггер Шмитта 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 вхолного сигнала в схеме свидетельствует о гистерезисном характереперелаточной характеристики данного устройства.
Идеализированная перелаточная характеристика трштера Шмитта представлена на рис. Ю.10. При Е, < Е„триггер Шмитта находится в одном из устойчивых состояний, например когда 17,„„ = Е . Как только входное о напряжение достигает порогового уровня срабатывания Евь схема скачком переходит в другое устойчивое состояние (рабочий режим), котла ~У = Е'. Дальнейшее повышение напряжения ~енератора Ев не приводит к изменению состояния схемы. Однако уменьшение Е, до порогового уровня отпускания Евх вызывает скачкообразное возвращение схемы в исходное 265 и»гс, с -» Е» Рис.
10.13 Рис. 10.11 ПРИМЕРЫ И ЗАДАЧИ (10.1) (10.2) Еп = !квсй» + Е»Р Д~»з + К»)' Е»2 = ) Е» (1 + ).Е»1Ф») Е (10.3) и„и (10.4) (10.5) (10.6) Е» Ег, Еп Рис. 10.10 Рис. 1О.!1 состояние (1!»„„= Ес). Пороговые уровни срабатывания и отпускания, а следовательно, ширина петли гистерезиса определяются элементами схемы. На рнс. 1031 приведены схема триггера Шмитта на дискретных элементах (а) и временные диаграммы, характеризующие его работу (б).
В исходном состоянии (при Е, < Е„,) схемы транзистор Т, закрыт, а транзистор Тз открыт и насыщен. Напряжение на выходе схемы П, = (Iп = 1„К, = Е»К,!(К„з+ й,). При переключении схемы в рабочий режим (Е, > Еп) транзистор Тс открывается и насыщается, а Тз закрывается. Напряжение на выходе возрастает до значения, близкого к напряжению источника питания Е При снижении напряжения Е до уровня Е схема возвращается в исходное состояние. Триггер Шмнтта можно составить нз двух интегральных расширителей по ИЛИ ТТЛ-типа (рнс. 10.12).
По своей структуре эта схема аналогична схеме триггера Шмитта на дискретных элементах (рис. 10.11, а). Здесь ИМС, и ИМСз — интегральные расширители, резисторы й„ь йы, й, являются навесными компонентамн +Ес схемы. Для регулировки Еп Е,а порогов срабатывания и Е отпускания Е», и Е,з в »» 0 схему вводят также навес- г ные рсзисгоры К, и йп Схема триггера Шмитта, выполненная на опе- Е, 4 01, рационном усилителе, 0 приведена на рис. 10.13. Для получения гистере- О! зисной передаточной характеристики к неинвертирующему входу операционного усилителя подключена цепь положительной обратной связи. 10.11.
Рассчизать трипер Шмитта на транзисторах (см рис. 10.11, а), работающий в качестве формирователя прямоугольных положительных импульсов с амплитудой 1О В и длительностью г„= 100 мкс из сигнала синусоидальной формые, = П з(п ыг. Температура окружающей среды 20-60'С. Указания. Расчетные формулы см. в [153.
1. Определение пороговых уровней срабатывания и отпускания: где ). = Кь!(Е»+ Кз) 2. Выбор напряжения источника питания: Е„= (1,1 —: 1,2)((1,„„+ Еп). 3. Выбор транзисторов: (!»С»и, > Е„, !» > (3+5) Ги,„. 4. Выбор емкости ускоряющего конденсатора: 1 5т» й»С ЗС(К» ) йз) < 1»' ЗСЕ„< (Т- 1„), где 1„— длительность нахождения триггера в рабочем режиме; Т-1„— длительность нахождения триггера в исходном со- стоянии. 5. Определение времен фронта выходного напряжения при переходе триггера в рабочий режим 14 и сиада выходного напряжения при возвращении триггера в исходное состояние 2,: 24 ж (0,6 —:0,8) т„, (10Л 2с (1 2 —: 1,8) тэ- (10.8) Решение 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
