Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Узлы временнбй задержки часто используют в формирователях импульсов. Обобщенная схема формирователя подобного рода изображена на рис. 3.!О,а. Временнбе положение выходных импульсов относительно входного определяет логическая операция, выполняемая оконечным злемептом. Гамаа А узала о ги эпр т зи г,ам Рис. Зтй Номограмма для определения временнбй задержки для схемы по рис. 3.У, а Рэгхэя 1 быхаа с бэтхиИ Рис. 3.10.
Обобщенная схема формирователей временнбй задержки выход- ных импульсов относительно входных (а) н временнйе диаграммы (б) На выходе элемента И вЂ” НЕ (ОР2) этот импульс появляется по положительному перепаду на входе (рис. 3.10,б). Для элемента ИЛИ вЂ” НЕ (()гт3) выходной импулье соответствует отрицательному входному перепаду. Что иасается элемента О()4 Исключающее ИЛИ, то импульсы на его выходе возникают по обоим перепадам входных сигналов.
Этим свойством элемента нередко пользуются для удвоения частоты входных импульсов. Длительность выходных импульсов определяется временнйми параметрами узла задержки О(.1. Им может быть: цель из нескольких инверторов илн повторителей (время задержки распространения †десят, сотни наносекунд), линии задержхи (микросекунды), интегрирующие ((С-цепи (от микросекунд до десятков миллисекуцд). Рассмотрим работу формирователя применительно к элементу И вЂ” НЕ (выход 1). В исходном состоянии на выходе такого формирователя — напряжение высокого уровня, поскольку на верхнем по схеме входе элемента М>2 — низкое напряжение. С появлением входного импульса на обоих 46 входах этого элемента в течение короткого срока будет высокий уровень напряжения (благодаря узлу задержки выходной сигнал от 001 запаздывает) и напряжение на выходе формирователя упадет. По прошествии времени задержки на нижнем входе элемента РР2 появится импульс низкого напряжения и выходное скачком нридет к высокому уровню (рис.
3.10,б). Длительность сформированного импульса складывается из времени прохождения сигнала через элемент 00! и узел задержки РЕ! тд=1ед.р+1ед.эг.. (3.4) Таким же образом можно объяснить работу формирователя с элементами других видов логик. На практике на выходе ставят, как правило, не все, а один из показанных на схеме логических элементов — в зависимости от конкретных требований. На рис. 3.1!,а показана схема еще одного формирователя импульса по фронту входного импульса.
В исходном состоянии конденсатор С! заряжен, поскольку на входе элемента РР!.1 напряжение низкого уровня, а на выходе — высокого (рис. 3.11,б). С приходом входного импульса (момеит 1;) диод ЧР1 закрывается и напряжение заряженного конденсатора С1 оказывается приложенным к нижнему по схеме входу и выходу элемента Р01.1, сохраняя его состояние. Напряжение высокого уровня на выходе элемента 001.2 сменится на низкое, так как иа обоих входах этого элемента дсйствует напряжение высокого уровня.
Одновременно на выходе элемента 0001 возникнет небольшой бросок напряжения, после чего начнется разрядка конденсатора С!, протекающая почти линейно. Когда по мере разрядки конденсатора напряжение на входе элемента 001.2 достигнет порогового значения Оеар, напряжение на выходе снова станет высоким (момент (д). Длительность выходного импульса связана с емкостью конденсатора С! линейной зависимостью та=йС1, где коэффициент й= 10 мкс/нФ.
Емкость конденсатора С! может быть выбрана в пределах 100 пФ...0,5 мкФ. А)хаеУ 77 ре и' Тааддй и„, ие (г а) йаддбд Рис. 3.11. Формирователь укороченного импульса с цепью обратной связи: л — прннцнпнальнаа схема; б — временпве днаграммм 47 Ф) г) Рис. 3.12, Импульсные формирователи с дифференцирующей КС-цепью: п, б — принципиальные схемы; е, г — аременние диаграммы На практике находят также применение формирователи импульсов с дифференцирующими времязадающими цепями, От устройства с интегрирующей цепью они отличаются тем, что напряжение, управляющее элементом РР!.2, снимают не с конденсатора, а с резистора.
Как и в предыдущих случаях, для реализации формирователя микросхемы структуры КМОП предпочтительнее других. На рис. 3.12 показаны варианты схем подобных устройств. Порядок их действия ясен из временных диаграмм. Диод НР!, включенный параллельно резистору К!, предотвращает не. вселательные выбросы напряжения, которые могут повредить элемент 00!.2. Этот диод входит в состав защитной цепи на входе элементов и поэтому показан условно. Небольшой всплеск напряжения на входе инвертора 00!.2 в момент окончания входного импульса объясняется падением напряжения (0,7 В) на открытом диоде НР!. Для формирователей, собранных на элементах структуры КМОП, сохраняют силу замечания по выбору номиналов времязадающих резистора и конденсатора, высказанные ранее для интегрирующей цепи. Длительность выходного импульса для формирователя по схеме рис.
3.!2, а определяется формулой: Ун тп=!!С!п !)п — !.!... (3.5) Для второго варианта (рис. 3.!2,б)' ()н т,=КС!и— Упер (3.6) если точное значение ()пер неизи тогда обе последние формулы (3.7) 48 В ВВхт ВВи Вкрр Вгвд Т вЂ” щ Впаад л * Рl Ч УВ/ Тинка К а) Тыка 5 ер„иыр -— Р! ЗР1! ф ВШ В г в беггров А Как и в случае с интегрирующей цепью, вестио, можно принимать ()пер=()п/2, принимают одинаковый вид гп=КС1п 2ыО,ТКСь В Впар В Трека А В Татка В иы, В Вавка л ,— —.и РРД Г ! ! РРГх Рхдд I Р и' !деда А гпещ и' и дг грела Б игж д! !еехнб Р„, Р и' Рама 7 Ра Рыхэ Рис. 3.13.
Импульсный формирова. тель на логическах элементах ТТЛ с днфференцирующей !!С-цепью: а и С вЂ” принципиальная схема; в — временные диагРаммы; и<пар Рис. 3.!4. Времеаные диаграммы формирователя ТТЛ по схеме на рис. 3.!3, а и б для случая К)йне Последнее выражение совпадает с формулой, описывающей длительность выходного импульса в устройстве с интегрирующей цепью. Схема формирователя с дифференцирующей !!С-целью иа ииверторах ТТЛ представлена иа рис, 3.!З,а. Для наглядности на рис.
3.13,б показаны в деталях выходная ступень первого элемента и входная второго. В зависимости от сопротивления резистора К!, на котором входной ток элемента ОО1.2 создаст падение напряжения !1нг=!еар!, возможны два режима работы !9, 101. Когда сопротивление К1 сравнительно мало, так что Он!<анар !для микросхем серии К155 200 Ом<й1<1 кОм, а для серии К555 500 Ом<й!<25 кОм), в исходном состоянии на выходе узла присутствует 49 напряжение высокого уровня и формирователь работает подобно устройству по схеме на рис. 3.12, а.
Длительность выходного импульса можно определить из выражения: (К1+Кб)С))п ((/о — соло — !)рэо)К! О~ар(й!+Кб) 3,9К! -(К!+Кб)С) !п 1,3(й!+ К5) (3.8) где К5= 130 Ом для элементов серии К155 и К5=200 Ом для К555 (см. рис. 2.18 и 2.19). Если сопротивление К! таково, что падение напряжения на нем от входного тона больше порогового, то входное напряжение соответствует высокому уровню ()оох=! ой1 >Ивор. Реальные значения сопротивлении резистора К! для этого варианта схемы К!~5 кОм для элементов серии К155 я К>20 кОм для К555. В этом случае в исходном состоянии на выходе формирователя низкий уровень напряжения и выходной импульс формируется по отрицательному перепаду сигнала на входе оконечного инвертора (рис.
3.14). Для определения длительности выходного импульса можно вользоваться формулой (()о „,— и )Ко+(() +() )К ч„=й,С1 1п (().— ()..) К,+!)...Ко 2,2йо+4,3йо й,С1 1п 4,3йо — 1,3йо (3.9) где Ко — эквивалентное сопротивление двух параллельно включенных рези- сторов К! и Ко: Ко= К 1 Ко/(К 1+ Ко) .
Поскольку переключение элемента происходит на пологом участке экспоненты, когда конденсатор С1 почти полностью заряжен, то стабильность длительности выходного импульса невелика. Лучший результат здесь даст делитель напряжения К2=К! (см. рис. 3.13, а). На рис. 3.15 изображена схема еще одного формирователя с дифференцирующей КС-цепью. Его применяют преимущественно для формирования кратковременных импульсов [28). Если устройство собрано на элементах К!55 серии, то следует выбирать К!>68 кОм, С1>100 пф. Схемы двух простых формирователей, обеспечивающих расширение входных импульсов на постоянное значение, показаны на рис. 3.!6.
Первый выполнен на микросхемах структуры КМОП. В исходном состоянии, когда в точке А напряжение высокого уровня, конденсатор С! заряжен и на выходе элемента ОО2 низкое напряжение. С поступлением входного импульса (момент 1, иа рис. 3.16, б) напряжение в точке А уменьшается, конденсатор С! быстро разряжается и на выходе формирователя появляется высокое напряжение.
Пока действует входной импульс, выход элемента ОР1 шунтирует конденсатор С!. В момент !о на выходе элемента ПО! возникнет высокий уровень, диод ЧО! закроется и отключит элемент ОО1 от цепи К1С1. Конденсатор С! начнет заряжаться через резистор К! и, когда напряжение на входе эле- тт иг Юхрд ю /5» Тг г Ы йаад Ркрд Тюка Я трека Е Вмхид тг тх е РГ гггх КтТТРКГ а) Рис. 3.16. Вариант формирователя ТТЛ с дифференцирующей гтС- цепью: а — принципиальная схема; б — временная диаграмма ~ ОР1 Текбдттп! а) РРУ Рис. 3.16. Форьгирователн, обеспечивающие рвещиреггие импульсов; а — принципиальная схема на элементах КМОП; и- временная дмаграмма; е — прннцнпвальиаа схе. ма ва элементах ТТЛ д и' Тюка Я 0 и' мента ОО2 станет равным порогу отирывания (момент (в), произойдет переключение, онанчивающее выходной импульс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
