Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Этим достигается ббльшая ирутизна фронтов выходных импульсов, их стабильность и лучшая устойчивость к дестабилизирующим факторам. Времязадающая (хронирующая) цепь — нондеисатор и резистор либо ливия задержки — непременная принадлежность каждого одновибратора. До поступления запускающего сигнала одновибратор находится в исходном невозбужденном состоянии. С его приходом выходное напряжение скач. ком меняет свой уровень и в самой схеме начинается сравнительно медленный переходный процесс, который обеспечивает в определенный момент обратный скачок уровня выходного напряжения, после которого восстанавливается исходное устойчивое состояние. Меняя параметры времязадающей цепи (сопротивление резистора, емкость конденсатора), можно регулировать длительность выходных импульсов. В зависимости от схемного исполнения одновибратор можно запусхать либо фронтом (положительным перепадом), либо срезом (отрицательным перепадом) входного сигнала. Поведение одновибратора при разных соотношениях между длительностью запускающего и выходного импульсов также определяется схемным решением.
Здесь возможны два варианта. Так называемые укорачивающие одновибраторы после срабатывания не реагируют на входной импульс, даже если он превышает длительность выходного. Для нормальной работы одновибраторов-раснзирнтелей требуется, чтобы входной импульс был иороче выходного. В противном случае выходной импульс будет равен по длительности входному.
В составе развитых серий микросхем ТТЛ и КМОП-струитуры выпускают готовые одновибраторы, для работы иоторых требуется только внешняя времязадающая КС-цепь. Кроме того, одновнбраторы часто собирают иа основе триггеров в микросхемном исполнении, а также из логических элементов И вЂ” НЕ, ИЛИ вЂ” НЕ. В последнем случае обычно обходятся двумя — четырьмя элементами из одного корпуса. Поскольку в одновибраторах эти элементы выполняют свои прямые логические функции, некоторые схемные решения допускают реализацию как на микросхемах ТТЛ, так и КМОП, хотя специфика каждого вида логиии накладывает, естественно, свои ограничения.
Одновибраторы могут быть реализованы и на операционных усилителях и компараторах напряжения. Их применение оправдано, когда позволяет режим питания и и других узлах устройства использованы подобные микросхемы. В зависимости от схемотехнического решения процесс формирования выходного импульса может происходить в ходе зарядки либо разрядки нонденсатора времязадающей цепи. После оиончания выходного импульса требуется еще некоторое время (обычно существенно меньшее длительности импульса), в течение иоторого напряжение на конденсаторе возвращается к исходному уровню (()с=О либо ()с=()п) Этот отрезок времени (время восстановления 1зоо) следует принимать во внимание, когда период запускающих импульсов Т„, немногим больше длительности выходных т . Если период запусиающих импульсов короче длительности импульсов выходного напряжения, т.
е. Тзан(тн, поведение одновибратора определяется схемным решением. Здесь возможны два случая В первом — сразу посла запуска узел формирования отключается от выхода и последующие пусковые импульсы не воздействуют на одновибратор до окончания выходного импульса н восстановления исходного состояния.
Это так казмваемый одиночный запуск (рис. 4.!,а). От него отличается режим повторного запуска, суть иоторого состоит в том, что если на вход уже возбужденного иа„ (уйз (Узю» а) рис, 4.1. Временнйе диаграммы работы одновибратора: а — с одиночным запуском; б — с понтонным запуском одиовибратора поступает новый импульс запуска, то одновибратор как бы начинает новый цикл генерации, в результате чего продолжительность выходного импульса увеличивается до т',=Т„о+т„(рис. 4,1,6), При многократных повторных запусках такой одновибратор возвращается в исходное состояние только после последнего импульса на входе спустя отрезон времени, равный т, Режим повторного запуска расширяет функциональные возможности одновибраторов. Одновибраторы с повторным запуском используют, в частности, для выявления нарушений в работе сложных систем, связанных с пропаданием или задержкой импульсов в последовательности, появлением лишних импульсов и т, д.
4.2. Одиовибраторы — микросхемы ТТЛ Т а б л и ц а 4 1, Таблица переключений одновибратора К1ббАГ! Выход Вход Вход Выход Примечание Примечание А! А2 В А2 В А! Х Н 1 1. Н 1. Х 1 1. Н Х 1. Н П Устой- чивое состо- яние Н 1 Х П П л) () () 0 Н Эапуск П Х П Примечание. Н вЂ” высокий уровень напряжения;  — низкий уровень напряжения, Х вЂ” любой уровень напряжения (высокий или низкий); положительный перепад напряжения; 1 — отрицательный перепад напряжения; П вЂ” один импульс высокого уровня. () — один импульс низкого уровня. Одновибраторы — самостоятельные изделия, имеются в составе нескольких серий микросхем.
Каждая микросхема представляет собой законченный функциональный узел (некоторые содержат в одном корпусе по два независимых одновибратора), за исключением времязадающсй цепи, состоящей из внешних резистора и конденсатора. Такие одновибраторы совместимы по входным и выходным уровням напряжения с другими микросхемами серии. Преимущество микросхеллных одновибраторов перед собранными из дискретных транзисторов или логических элементов состоит не только в меньшем числе навесных деталей и внешних соединений, но и в более широких функциональных возможностях и лучшей стабильности выходных импульсов при изменении питающего напряжения и температуры окружающей среды.
В рамнах ТТЛ в разных сериях выпускаются две разновидности одноаибраторов. Микросхема К155АГ! помимо собственно одновибратора содержит входной логический элемент и триггер Шмитта (рис. 42), что придает ей универсальные свойства. По принципу действия зто одновнбратор с однократным запуском (рис. 4.1, а).
Таблица переключений (табл. 4.1) харак. теризует его работу при разных комбинациях входных сигналов. та 070 10»с 1»с Кы -1» 100ннс уу) Га„= Убнуа 07»кс ункс 100»с Я 0.! 00мс1 ф) 10нс 1 г 4 7 00 7001,»0» Рис. 4.3. Номограмма для определения длительности выходных импульсов одновибратора К155АГ! Рис. 4.2. Микросхема К!55АГ!: с — логнческак структура; б — услоанае гра. фнческое обоаначенне; а — ецоеаб аодключеннг цС-Неон Длительность генерируемого импульса задает ВС-цепь. Резистором ее может служить либо внутренний резистор Д, =2 кОм, либо навесной, сопротивление которого может быть в пределах от 2 до 40 кОм. Конденсатор — навесной, допустимые пределы для емкости 10 пФ...10 мкФ. Когда к стабильности импульсов не предъявляют высоких требований, можно использовать конденсатор емкостью до 1000 мкФ.
Длительность импульсов выходного напряжения описывает простая формула: (4.1) т =ВС1п 2»к0,7ДС, где С в нанофарадах; К в килоомах; т, в микросекундах. Расчет длительности импульсов можно выполнить по номограмме (рис. 4.3). Время восстановления исходного состояния одновибратора после окончания выходного импульса зависит от параметров времязадающей цепи. Для устойчивой и стабильной работы длительность выходного импульса должна удовлетворять условию та(067Таак при К=2 кОм и т,(09Т„, при й(40 кОм, где Т„а — период запускающих импульсов. Микросхему К155АГ1 можно применять как генератор весьма коротких импульсов (та=30...35 нс) и без навесных деталей, если в роли времязздающей цепи использованы внутренний резистор и паразитная емкость между выводами. Запускать одновибратор, как следует из таблицы переключений, можно илн по срезу запускающего импульса на одном из входов (А! либо А2) при условии, что на входе В действует высокий уровень, или по фронту этого импульса, поданного на вход В, при условии, что к любому из входов А! и А2 (нли к обоим) приложено напряжение низкого уровня (рис.
4.4). Вход В, таким образом, может служить в качестве разрешающего. 60 а) ф~ Рис. 4.4. Положение выходного импульса относительно входного при запуске одновибратора К!55АГ! па разным входам; а — по входу И (напряжение низкого уровня хотя бы на одном на входов А); б — по входу А) нди Ая (на входе  — напряженое высокого уровня) Рис. 4.5. Транзистор в роли внешнего резистора Крутизна перепада напряжения на входах А( и А2 должна превышать 1 В/мкс. По входу В, связанному с триггером Шмитта, срабатывание происходит при определенном уровне входного напряжения и непосредственно длительностью фронта или среза не связано.
Уверенный запуск обеспечен в тех случаях, когда крутизна входных перепадов превышает 1 В/с при типичной помехоустойчивости 1,2 В. Способ подключения времязадающей цепи к микросхеме К!55АГ1 показан на рис. 4.2, в. Максимальная длительность выходных импульсов с учетом допустимых значений В! =40 кОм и С! = 1000 мкФ будет составлять согласно (4.1): та =0,7 40.10' 1000 10-'=0,7 40= 28 с. Для выходных импульсов повышенной деятельности (секувды и десятки секунд) для избавления от громоздких конденсаторов большой емкости, обладающих к тому же заметной утечкой, можно собрать )(С.цепь по схеме с дополнительным транзистором (рис. 4.5). Маломощный кремниевый и-р-п-транзистор должен иметь статический коэффициент передачи тока !)юв)100 и обратный ток коллектора !но<1 мкА.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
