Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 16
Текст из файла (страница 16)
е., как и у одновибратора, Дгйбху 2 73 на элементах ИЛИ вЂ конденсатор С! разряжен. Запускают одновибратор импульсом низкого уровня, а по работе он не отличается от предыдущего. Как уже отмечалось, диод Ч0! на схеме на рис. 4.22 (а также и на рис. 423) не обязателен, поскольку микросхемы структуры КМОП содержат диоды на входах в составе защитных диодно-рсзнстианых цепочек. Так как допустимый тон через этн диоцы невелик — единицы миллиампер, добавлен токоограничивающий резистор Р2 сопротивлением 1...4,7 кОм.
Когда диод Ч01 — реальная деталь, резистор К2 не нужен. У обоих одновибраторов (см. рис. 4.22 и 4.23) выход 2 предпочтителен, импульс здесь имеет более четную форму. В рамках одного типа микросхем пороговое напряженпе у отдельных экземпляров может существенно различаться, что ведет в соответствии с формулой (4.3) к расхождению в длительности выходных импульсов. От этого недостатка можно избавиться добавлением второй КС-цепи с такой жс постоянной времени, как и у первой. Для организации таких одновибраторов выбирают логические элементы на одном кристалле (в общем норпусе). Пороговые напряжения их очень близка.
Схема одноаибратора с двумя ((С-цепями изображена на рис. 4.24. Выходной импульс формируется здесь последовательно, в два этапа — сначала при зарядке одного конденсатора от нуля до Паер и затем при разрядке другого от напряжения питания также до !)яер. Длительность выходаого импульса складывается из двух выдержек — зарядни и разрядки — и не зависит от порогового напряжения элементов микросхемы, что и иллюстрирует рис. 4.25. Всоо Торна А им, гг/ гГТ, а) Рис. 4.24. Одновибратор на логических элементах ИЛИ-НЕ с двумя (сб-цепями: с — сОнндн~иальнас схема; б — асемсннйе диаграммы Тассо б На первой стадии, сразу после запуска, одновибратор действует как ранее рассмотренный на элементах ИЛИ вЂ (см. рис.
4.22). Одновременно с началом зарядки конденсатора С! через резистор Е! происходит зарядка конденсатора С2 (через диод ЧО1) от высокого уровня, возникающего на выходе элемента 001.2. Когда на конденсаторе С! напряжение увеличится до ()исс элемента 001.2, этот элемент переключится и уровень напряжения на его выходе сменится на низкий (момент 1р на временной диаграмме). Состояние элемента О01.! сохранится, поскольку на нижнем (по схеме) входе— высокий уровень за счет заряженного конденсатора С2. Тоссо !Г ассар с!сингу г, го (гс и„ 74 Рнс. 4.25.
Временные соотношения при работе одновибратора на логических элементах КМОП с двумя )!С-цепямн: С СС ер Овна' б Усср О,ттга После переключения элемента РР!.2 начинается разрядка конденсвго. ра С2 через резистор Е2. Когда напряжение 1!сх снизится до значения 1!пор элемента РР1.1, он переключится, завершая цикл генерации выходного импульса (момент 1«). Длительность выходного импульса при условии равенства постоянных времени цепей !х!С! и Р2С2 может быть найдена по формуле т~х=2КС !п 2=1,4!(С, (4 10) где й=й(=К2, а С=С(=С2 Схемы одновибраторов на логических элементах ТТЛ, в сущности, те же, что и на элементах КМОП Различаются, как уже отмечалось в гл. 3, они тем, что входное сопротивление микросхем ТТЛ сравнительно невелико, что заставляет с ним считаться при выборе сопротивления времязадаюшей КС-цепи.
Расчетные формулы длительности выходного импульса для этого вида одновибраторов сложнее, поскольку приходится учитывать эквивалентное сопротивление, образованное сопротивлением самой цепи и входным сопротивлением последующего узла ТТЛ. Одновибраторы на логических элементах ТТЛ обладают по сравнению с аналогичными устройствами КМОП лучшей нагрузочной способностью, но уступают им в стабильности временных параметров при изменении напряжения питания и температуры среды. Емкость конденсатора хронирующей цепи в пересчете на единицу времени выдержки для них гораздо больше, поснольку сопротивление )(С-цепи нельзя выбирать большим.
Типичная схема одновибратора на двух элементах И вЂ” НЕ ТТЛ показана иа д рис. 4.26, а. Его особенность — большое сопРотивление Й!)()п,рг!ах, где 1 хан дхвд 0,6 мА для элементов серии К!55, и 1 «=0,25 мА для серии К555, благодаря чему в исходном состоянии входной ток элемента ОО!.1 образует на нем падение напряжения выше порогового ()в!) )()хор=!,3 В. На верхнем по схеме гасил х Вьмвд 7 дмхвд д Рис 4.26.
Одновибратор на логических элементах И-НЕ ТТЛ Н вЂ” првнаипиальнвп схема; б — временные анаграммы !Длв микросхем серии К!55 сопротивление ревнстора й! 76 «Ом. лли серии К555 й! =Хо «Ом.! входе элемента 001.1 также поддерживается напрнжение высокого уровня, поэтому на выхо выходе этого элемента — напряжение низкого уровня, а на выходе элемента РР1.2 — высокого (рис. 4.26, б). После запуска импульсом низкого уровня напряжение на выходе эле.
мента 001.2 падает. Этот перепад через конденсатор С( передается на нижний вход элемента 001.1, уменьшая напряжение на нем. С этого момента прекращение действия запускающего импульса не сказывается на дальнейшей работе одновнбратора. Происходит перезарядка конденсатора С! по цепи Уп — резистор йб многоэмиттерного входного транзистора элемента 001.1 — выход элемента РР!.2, при которой напряжение в точке А повышается. Когда оно достигнет порогового значения (момент (х), произойдет переключение обоих элементов, после чего наступает стадия восстановления исходного состояния за счет разрядки конденсатора С(. Диод хр01 ограничивает при переключениях напряжение в точке А на уровне источникз питания.
Длительность генерируемого импульса тп=йхпхС11п(! + (()'хих — ()'в их)!(Ух«,— Опбр) ), (4.11) а время восстановления 1 =й!С1 )о[1+(У~пых — Б"хых)Д/пбр), (4.! 2) где йпп» вЂ” эквивалентное сопротивление, образованное параллельным вклю- чением й! и йб (длн серии К!55 йа=4 кОм, для К555 йб=20 кОм): йп х й!йб/(й! Ьйб), У х+ (13,— 0,7) й1/(й(+ йб), (4.13) (4.14) 76 0'пир=36  — выходное напряжение ТТЛ высокого уровня; Об ы,= =0,2.. 0,4  — выходное напряжение ТТЛ низкого уровня. Для серии К(55 сопротивление й1=75 кОм, для серии К555 й1=20 кОм.
Этот одновибратор относится к категории расширяющих, т. е. запускающий импульс должен быть короче выходного, иначе одновибратор не вернется в исхолное состояние после цикла зарядки конденсатора С1. На рис. 4.27 показан способ подключения входной дифференцирующей цепи, обеспечивающей запуск отрицательным перепадом входного напряжения или от импульса большой продолжительности.
Постоянную времени этой цепи выбирают в несколько раз меньшей длительности выходного импульса. Одновибратор, схема которого представлена на рис. 4.28, а, отличается от предыдущего тем, что сопротивление резистора й! сравнительно малб (400...500 Ом для элементов серии К!55 и 1.5...2 кОм для К555) и на входе элемента 001.2 в исходном состоянии — напряжение низкого уровня. На обоих входах элемента 001.1 — высокий уровень, и конденсатор С1, как и в предшествующей схеме, рааряжен. Одновибратор запускают входными сигналами низкого уровня.
Временные процессы, протекающие в характерных точках устройства, изображены на рис. 4.28, б. Диод ЧР! защищает входы элемента Р01.2 от повреждения отрицательными (отнооительно общего провода) выбросамн напряжения, возникающими при переключении заряженного нонденсатора С!. В реальной конструкции он не нужен, поскольку на входах мвкросхем ТТЛ имеются тан называемые антизвонные диоды. Юард дхрд ганна л и„м Рнс. 4.27. Схема подключения входной дифференцирующей цепи к одновнбратору по рис. 4.28 дыид I дагхадд а) Рис. 4.28. Вариант одновибратора на двух логнчесиих элементах И-НЕ ТТЛ: а — ириниииианвнаи схема; а — временнве анаграммы Длительность генерируемого импульса хи = КанаС 1п((г выхгг()вар), (4.15) где Кван, кан и в предыдущем случае, рассчитывают по формуле (4.13).
Малое входное сопротивление — общий недостаток элементов ТТЛ при их использовании в импульсных устройствах, тан как оно ограничивает максимальное сопротивление резистора хронирующей КС-цепи. Транзисторный эмиттерный повторитель на входе элемента ВВ!.2 позволяет сущест. земно повышать входное сопротивление узла (рис. 4.29). Транзистор )ГТ!— маломощный, с большим статическим коэффициентом передачи тока ()гага~)!00). Благодаря большому входному сопротивлению эмиттерного повторителя, сопротивление резистора К! можно увеличить до десятков ни. лоом. Рис. 4.29. Схема одновнбратора на логичесних элементах И-НЕ ТТЛ с дополнительным транзистором 77 В исходном состоянии транзнстор ЧТ! открыт и действует этот одно- вибратор подобно ирелылушему.
Защитный диод здесь пе требуется: его роль исполняет коллекторный переход транзистора. Сопротивление резистора В1 можно выбирать в пределах 1...50 кОм. Большее значение может отравиться на температурной стабильности. Продолжительность выходного импульса можно определить по формуле иг г»ИС!)п»1,9ИС1, (4.10) 1) е о р ы 1) и о ВТ ИВ В Точка Я и ооо гт Тоша В Точка В Выкжу') Г и Рнс. 4.30.
Схема одновибратора повышен ной стабильности на логичесннх элемен тах И-НЕ ТТЛ Вилар а) Рис. 4.31. Одновнбратор на логических элементах И-НЕ, обеспечивающий выходной импульс короче входного: а — прннцаннальная схема: б — временные диаграммы Л1!на — ПаДЕНИЕ НаПРЯжЕНИЯ На ЭМвттЕРНОМ ПЕРЕХОДЕ ОтКРЫтОГО тРапаистора (» 0,7 В) . В описанных одновнбраторах на логических элементах И вЂ” НЕ ТТЛ с разным успехом можно использовать элементы ИЛИ вЂ” НЕ, При этом в исходном состояннн на входе следует поддерживать напряжение низкого уровня, а запуск производить импульсом высокого уровня.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
