Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Общая длительность выходного импульса равна те=тех=твд. В свою очередь, 'гвд В!С! 1п ( ), (3.10) где ()в — напряжение питания, ()„р — постоянное прямое напряжение диода ((7вр 07 В)! Онер,в — верхний порог переилючения триггера Шмитта; т, — длительность входного импульса. Второй формирователь (рнс.
3.16,е) отражает специфику микросхем ТТЛ. По сравненнхо с предыдущим здесь отсутствуют резистор К! и диод реч I ааг д'гИГХг а) (дигтпг) Рис. 3,!7. Формирователь-расширитель с Й5-триггером: а — врнндинивдьнвя схема; 6 — временнйе дне- грвммм охоо ЧВ!. Роль резистора интегрирующей цепи исполняет резистор йе в цепи базы входного транзистора элемента ОП2 (см. рис. 3.8).
Диод между выходом элемента ОО1 и конденсатором в данном случае ие нужен, поскольку этот элемент с открытым ноллектором. Когда его выходной транзистор закрыт, конденсатор заряжается, а когда отнрыт — происходит разрядка. Продолжительность выходного импульса, как н в нредыдущем случае, т =т„+твд. Длительность составляющей твд в микро. секундах можно рассчитать по экспериментальной формуле урона 4 Выкай! Вогхоху2 твд= (сС, (3.11) где С в нанофарадах, а й 3,2 для триггеров Шмитта типа К155ТЛ2 и й=10 для триггеров типа К555ТЛ2, Схема еще одного формирователя с применением триггеров Шмитта изображена на рис. 3.17.
Такой формирователь может быть организован как на микросхемах ТТЛ, так и на микросхемах струнтуры КМОП. Для варианта ТТЛ К!55 серии сопротивление резистора к! ие должно превышать 510 Ом. В исходном состоянии на выходе 1 присутствует высокое напряжение, а на выходе 2 — низкое, поскольку в точке А действует напрнжение низкого уровня, а на обоих входах 0003 — высокого. Импульс низкого уровня иа входе РР!.1 вызывает зарядку нонденсатора С! до высокого уровня и переключение ЕЗ-триггера, образованного РР1.2 и 001.3. Это состояние сохраняется, пока действует входной импульс После его прекращения нондеисатор разряжается и, когда напряжение на нем снизится до порогового значения элемента 001.2, ЕЗ-триггер возвратится в исходное состояние (рис. 3.17, б).
Инвертор РР1А следует использовать при входном импульсе высоного уровня. Его выход подключают и входу элемента 001.1. 3.5. Удвоение частоты следования импульсов Удвоение частоты легно обеспечить формированием импульсов из фронтов и срезов прямоугольных импульсов. По существу, формирователь по схеме на рис. 3.!О,а (с выхода 3) является удвоителем входной частоты. Чтобы интервалы между любыми двумя соседними выходными импульсами были одинаковы, входная последовательность должна иметь скважность 0=2.
Схема простого удвоителя частоты на микросхемах структуры В КМОП изображена на рис. 3.18, а. Виру Здесь цепь К1С! дифференцирует входные импульсы, а Е2С2 — инверсные входным. КС-цепи допускают изменение номиналов в широких пределах. Их подборкой можно задавать длительность выходных импульсов. Вместо логических элементов И вЂ” НЕ могут быть исполь- В В Тргиад урала В сl нв Вхдр Грега В А В ВВг !сзлббгВА7 а) Вегхрр Рис. 3.18. Удвоитель частоты следо- вания импульсов на логических эле- ментах КМОП: а — принципиальная схема; б — еременньае диаграммы б) 53 Рис.
3.19. Схема удвоителя частоты на логических элементах ТТЛ зованы элементы ИЛИ вЂ . В этом случае выводы резисторов (11 и (12, соединенные с плюсовым проводом питания, следует подсоединять к общему проводу. Вариант этой схемы для элементов ТТЛ показан на рис.
3.19. Делитель напряжения Е1, Е2 обеспечивает начальное смешение иа входе инвертора ОО1.1. Удвоитель частоты на одном логичесном элементе Исключающее ИЛИ и триггере дан на рис. 3.20,а. Здесь О-триггер включен как Т-триггер. Кратковременный пик напряжения высокого уровня появляется на выходе логического элемента по каждому фронту и срезу входных импульсов, поскольку на нижнем по схеме входе элемента Исключаюзцее ИЛИ уровень напряжения меняется с каждым переключением триггера. С равным успехом в этом удовоителе частоты могут быть использованы микросхемы ТТЛ (К!55ЛП5 и К155ТМ2) и КМОП (К561ЛП2 и К561ТМ2).
Неиспользуемые асинхронные входы 5 и К у триггера ТТЛ оставляют свободными, а у КМОП вЂ” соединяют с общим проводом. Длительность выходных импульсов равна сумме времени задержки распространения в логическом элементе и времени переключения триггера. Удвоитель частоты по схеме на рис. 3.21 может быть собран как на минросхемах ТТЛ (К155ЛП5, К555ЛП5), так и КМОП (К561ЛП2). Его достоинство — простота управления длительностью выходного импульса в не- гзх з сза зухрзу бытий й аригггии гу Реард а) Рис, 3.20. Удвоитель частоты следования импульсов на триггере и логиче- сном элементе Исключающе ИЛИ: а — припцнппальпав схема; б — времепаие диаграммы 54 !глг куггглу (кум си) Рис.
3.21. Схема формирователя- Рис. 3.22. Схема формирователя удвоителя частоты на логических прямоугольных импульсов на ком- элементах Исключающее ИЛИ параторе напряжения которых пределах подборкой конденсатора С1. Для задания высокого логического уровня на верхнем по схеме входе элементов ПО1.3 и ОО!.4 кри применении микросхем ТТЛ эти входы следует подключить к проводу питания через резистор сопротивления 1 .,3 кОм, а для микросхем структуры КМОП вЂ” без резистора. Импульсы на обоих выходах взаимоинверсны. Ориентировочная длительность выходных импульсов в зависимости от емкости конденсатора С! такова. для минросхемы К!55ЛП5 при С1=!000 пФ тчя,=70 нс, для микросхемы К56!ЛП2 прн С! !000 пФ т~мхы22 мкс (при ()ч=б В) и т, , 900 нс (при ()ч= !2 В).
3.6. Преобразование формы импульсов Формирование прямоугольных импульсов с нрутым фронтом и срезом из импульсов другой формы, а также из аналоговых сигналов, в от. личие от ранее рассмотренных узлов, выполняют с помощью регенеративных устройств. Поскольку амплитуда напряжения на входе такого формирователя может быть мала (например, сигнал от датчика) или, наоборот, велика и знакопеременна, при выборе схемы следует учитывать ее усилительные и ограничительные свойства. Хорошее формирование прямоугольных импульсов можно обеспечить с помощью аналоговых компараторов напряжения.
Их достоинство: высокая чувствительность с возможностью ее регулирования, большая крутизна фронта и среза выходных импульсов, воэможность стробнрования, т. е. включения иа нужное время, что важно в условиях помех. Схема простого формирователя на универсальном хомпараторе показана на рис. 3.22. Переменный резистор К2 служит для регулирования чувствительности. Поскольку в отсутствие входных сигналов напряжение на инвертирующем входе выше, на выходе будет напряжение низкого уровня. Когда мгновенное значение входного напряжения в сумме с напряжением смещения превысят напряжение нз инвертирующем входе, на выходе скачком появится напра.
жение высокого уровня. Состояние это сохраняется, пока входное напряжение ие уменьшится ниже напряжения на инвертирующем входе. Этот формирователь работает с усилением. Минимальное значение входного сигнала, прн котором происходит надежное срабатывание, около 15 мВ. 55 БауккБ Бару ~ ЯБ 6ук а) Рис. 3.23. Схемы формирователей на логических элементах ТТЛ; а — Исключающее ИЛИ; и — еа кау» еааертерах а транаестаре Бг БББк С Бкрр ~ БР у уа ЛБА 7/77 Рис.
3.24. Схема преобразователя синусондального напряжения в последовательность прямоугольных им- пульсов Рис. 3.25. Схема формирователя прямоугольного импульса при включении питающего напряжения 56 Высокую чувствительность без особой надобности не устанавливают, чтобы не происходило случайных срабатываний под действием помех. В качестве преобразователей подобного рода часто применяют триггеры Шмитта К155ТЛ2, К555ТЛ2, К561ТЛ! и другие, а также собранные на операционных усилителях и на транзисторах. Последние применяют тогда, когда параметры универсальных триггеров (чувствительность, ширина области гнстерезиса, выходные уровни напряжения и др.) по каким-либо причинам не удовлетворяют разработчика. Как пример иа рис.
3.23,а и б представлены две схемы формирователей, собранных на универсальных логичесних элементах. Первый из них представляет собой разновидность триггера Шмитта. Формирователь на второй схеме находит применение, когда входной сигнал нуждается в усилении. Транзистор НТ! должен быть с большим статическим коэффициентом передачи тока Ба~а~)1000. Отношение сопротивлений резисторов К!)А определяет чувствительность формирователя — чем оно меньше, тем выше чувствительность. Один из наиболее частых видов формирования — преобразование синусоидального нанряжения в непрерывную последовательность прямоугольных импульсов.
Для этой цели служит формирователь на триггере Шмитта (рис. 3.24). Резистивный делитель напряжения на входе триггера ОО! со. здает начальное смещение Ое/2, которое обеспечивает равенство длительностей выходных импульсов и пауз между ними, т. е. скважность О=2. Конденсатор С! препятствует нарушению режима триггера Шмитта по постоян- ному тону. Если амплитуда входного напряжения превышает напряжение питания, в разрыв провода в точке А следует включить резистор КЗ сопротивлением 1...4,7 кОм.
Его назаачение — ограничивать ток через диолы входной резисторно.диодной цепи триггера. Закончим главу рассмотрением схемы простого формирователя на триггере Шмитта структуры КМОП. На выходе его (рис. 3.25) возникает прямоугольный импульс при включении напряжения питания. Назначение этого импульса — устанавливать в исходное состояние (обычно нулевое) различные узлы аппаратуры — триггеры, регистры, счетчики, запоминающие устройства.
Без такой предварительной установки сигналы на выходах упомянутых узлов при включении питания принимают произвольные значения. Действие формирователя определяется интегрирующей цепью на входе. При включении питания конденсатор разряжен, на выходе элемента ОР!.!в напряжение высокого уровня, которое сохраняется, пока происходит зарядка ионденсатора. Когда напряжение на входе элемента достигнет значения 1)„р, произойдет переключение и напряжение на выходе упадет до нуля. При указанных на схеме номиналах иомпонентов длительность выходного импульса та=0,2 с. Вместо триггера Шмитта в этой схеме можно также применить логический элемент И вЂ” НЕ (микросхема К561ЛА7).
4. ОДНОВИБРАТОРЫ 4.1. Общие соображеиии Одновибратор (ждущий мультивибратор, моновибратор) — устройство, предназначенное для генерации одиночных прямоугольных импульсов заданной длительности и амплитуды под действием внешних сигналов. Для него, в отличие от формирователя, характерно наличие цепи положительной обратной связи, обеспечивающей регенеративное (лавинообразное) раз. витие процессов переключения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
