labnik1 (520479), страница 5

Файл №520479 labnik1 (Все лабораторные работы) 5 страницаlabnik1 (520479) страница 52013-09-12СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Для упрощения анализа рассмотрим схему MB на трех ЛЭ КМОП (рис. 4.1, а). Для возникновения в схеме MB скачков тока (напряжения) необходимо, чтобы в определенный момент времени оба инвертора D1 и D2 одновременно находились в активной области характеристик и возникала положительная обратная связь. Это достигается путем охвата инверторов D1 и D2 обратной связью с помощью конденсатора C. Резистор R, включенный между входом D1 и выходом DЗ, служит для вывода инверторов в активную область характеристик. Инвертор DЗ служит для переключения уровня напряжения, до которого должен перезарядиться конденсатор C.

У

Рис.4.2. Нахождение напряжения U*

словие возникновения положительной обратной связи легко определить из совместного анализа (рис.4.2) передаточных характеристик инверторов D1 и D2. При этом необходимо считать, что оба ЛЭ должны находиться в области активных характеристик, и емкость C ведет себя как короткозамкнутый элемент в момент скачка тока. Из анализа рис.4.2 следует, что такой режим возможен для КМОП в узком диапазоне напряжений Uвх1= Uвх2=U * Eпит /2.

Рассмотрим характерные моменты работы MB (рис. 4.3). Пусть в исходном состоянии потенциал на входе ЛЭ D1 имеет низкое значение Uвх0= – 0,7 В (рис.4.3, в). В этом случае на выходе инвертора D1 формируется высокий потенциал Uвых1= U 1, на выходе инвертора D2 – низкий потенциал Uвых2= U 0, на выходе ЛЭ DЗ – высокий потенциал U 1.

Рис. 4.3. Путь тока I в процессе заряда конденсатора C при формировании периодов T1 (а), T2 (б), осциллограммы в характерных точках (в)

Емкость C начинает перезаряжаться током I, протекающим через резистор R и выходы ЛЭ D1 и D2 в соответствии со схемой (рис.4.3, а). Нахождение MB в данном квазиравновесном состоянии определяется временем T1, необходимым для достижения напряжения U * на входе ЛЭ D1 в соответствии с переходным процессом (рис. 4.3, в).

,

где .

При достижении Uвх1=U* в схеме возникает положительная обратная связь, приводящая к скачку – "опрокидыванию" MB. Процесс опрокидывания очень короткий, и его длительность учитывать не будем. Положительный скачок напряжения  Uвых2 с выхода ЛЭ D2 через емкость C будет передан на вход ЛЭ D1 и создаст потенциал Uвх11 = Eпит +UD. В результате на выходе D1 формируется уровень низкого потенциала, на выходе D2 - высокого, на выходе DЗ – низкий потенциал. Конденсатор C теперь будет перезаряжаться в соответствии со схемой, показанной на рис. 4.3, б. Этим процессом будет определяться длительность второй квазиравновесной стадии периода колебаний T2:

.

После этого в схеме вновь наступит скачок и переход в первое квазиравновесное состояние. Таким образом, полный период колебаний MB составляет T=T1+T2. Если R>>rвых2, rвых2 и
U *= Eпит /2, то MB близок к симметричному (T1=T2) и оценочно можно считать

T = 2RC ln2 =1,4RC.

Синхронизированные по времени осциллограммы в характерных точках MB представлены на рис.4.3, в. Необходимо помнить, что входы ЛЭ КМОП защищены охранными диодами VD1, VD2 (см. "Приложение", табл. П.1). Именно поэтому напряжение на входе Вх1 не может быть больше, чем | Eпит +UD|, и меньше, чем –UD. Наличие охранных диодов приводит в момент переключения к появлению значительных токов диодов VD1, VD2, а также тока выхода ЛЭ D2, что связано с процессом заряда емкости C. Это увеличивает длительность переднего и заднего фронта импульса на выходе ЛЭ D2.

Вариант схемы MB на двух ЛЭ КМОП (см. рис. 4.1, б) по принципу работы не отличается от схемы на трех ЛЭ. Здесь роль переключателя уровня, до которого перезаряжается конденсатор C, выполняет ЛЭ D1. Для исключения значительных токов через охранные диоды в схему MB на двух ЛЭ часто вводят ограничительный резистор R1. На рис.4.4, а представлен вариант такой схемы.

Рассмотрим один полупериод колебаний такого мультивиб-ратора (рис. 4.4, а). Пусть в результате "скачка" на выходе ЛЭ D2 появится перепад напряжения Uвых 2 = + Eпит, который через емкость C как через короткозамкнутый элемент будет приложен к точке "а" (рис.4.4, б). Результирующий потенциал в данной точке составит U *+Uвых 2 = 1,5Eпит, что приведет к открыванию охранного диода VD2 на входе ЛЭ КМОП, и потенциал на входе D1 не превысит (Епит+UD) (см. период T1' на рис.4.4, г).

Рис. 4.4. Электрическая схема мультивибратора на двух ЛЭ КМОП(а); схемы замещения времязадающей цепи для стадий T1' (б) и T2'' (в); осциллограммы в характерных точках (г)

Начинается квазиравновесная стадия, и в течение времени T1' состояние схемы будет определяться процессом перезарядки конденсатора C по пути CR1||(R+rвых 1+rвых 2)  C—(R1||R) в соответствии с эквивалентной схемой рис. 4.4, б. В процессе перезарядки потенциал точки "а" понижается, и при Uвх1 (Eпит +UD) диод VD2 закрывается. Перезарядка конденсатора будет проис-ходить теперь по пути C— (R+ rвых 1+rвых 2)  CR (рис. 4.4, в) и определять время квазиравновесного состояния T1''.

При уменьшении потенциала на входе D1 до уровня U * в схеме возникает положительная обратная связь, сопровождающаяся “скачком”. Возникает перепад напряжения на выходе ЛЭ D2 от U 1 до U 0, и повторяется процесс, качественно подобный описанному выше, – квазиравновесная стадия T2. Читателю предлагается самому нарисовать эквивалентную схему замещения для расчета периодов T2' и T2''.

В соответствии с осциллограммами рис.4.4, г можно записать

, ,

где ,

, .

Аналогично:

, , .

Полный период колебаний MB составит T = T1'+T1''+T2'+T2''. Величина резистора R1 выбирается обычно в пределах 0,2R <R1<3 R..

На логических элементах ТТЛ также можно построить мультивибраторы по схемам рис.4.1, однако, необходимо учитывать особенности ЛЭ ТТЛ (см."Приложение”):

— напряжение U * для серии K155 составляет 2UБЭ1,4 В при
Eпит =5 В, U 1=3,6 В, а U 0=0,2 В;

  • входная характеристика ТТЛ ЛЭ представлена на рис. П.1, и при Uвх = Uвх 0 существует значительный (до 1 мА) вытекающий ток. Это ограничивает максимальную величину резистора R, включенного последовательно со входом, до величины 1 кОм;

  • при Uвх >U * входной ток мал, и им можно пренебречь;

  • охранный диод на входе ограничивает появление только отрицательных перенапряжений.

Рис. 4. 5. Осциллограмма переходных процессов в мультивибраторе на ТТЛ на эмиттерном входе ЛЭ D1 (см.рис.4.1)

Характерная осцилло-грамма на входе ЛЭ D1 мультивибратора представ-лена на рис. 4.5. В течение длительности квазиравно-весной стадии T1, когда Uвх1<U * (рис. 4.6, а) заряд конденсатора C происхо-дит не только через резис-тор R, но входным вытека-ющим током ТТЛ:

IC = IR + Iвх.

Соответственно длительность периода T1 можно рассчитать, воспользовавшись эквивалентным генератором Еэкв, Rэкв :

,

где , Rэкв = R || RБ + rвых0.

Рис. 4.6. Эквивалентные схемы входной цепи при расчете
стадий
T1 (а) и Т2' (б)

При расчете длительности квазиравновесной стадии T2', когда Uвх1>U * (рис.4.6, б) входным током ЛЭ можно пренебречь (Iвх =0). Заряд конденсатора происходит только через резистор R. Соот-ветственно, длительность стадии T2' составляет

.

Наконец, при 1,4 В< Uвх1<1,7 В существенно изменяется вход-ной ток ТТЛ ЛЭ (стадия T2'' на рис.4.5). Соответственно уменьшается ток заряда и скорость изменения напряжения на конденсаторе C:

IC = IR + Iвх,

.

Поскольку входная характеристика в этой области существенно нелинейна (рис.П.1), то точный расчет длительности T2'' требует использования численных методов и здесь не проводится. Данный процесс особенно заметен при повышенных значениях резистора R, и может занимать существенную часть периода T2. Это вносит заметную погрешность в определение длительности данной стадии. Малая скорость изменения напряжения при прохождении уровня U* приводит к уменьшению стабильности частоты генерируемых колебаний. Сопоставление длительностей T1 и T2 показывает, что MB на ТТЛ с одним времязадающим конденсатором является несимметричным.

Описание установки

Характеристики

Тип файла
Документ
Размер
426 Kb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов учебной работы

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6417
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее