Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Уровень напряжения на входе н выходе элементов будет инверсным по сравнению с описанным. Схема одновибратора на логнческнх элементах ТТЛ с повышенной стабильностью длительности выходного импульса представлена на рис. 4.30 !2). В исходном состоянии триггера, образованного элементами 001.1 н 001.2, диод Ч01 занрыт. На выходе элемента 001.3 напряжение высокого уровня, до которого заряжен конденсатор С!. После запуска и переключения триг- гера конденсатор С! разряжается через резнстор П! н выход элемента ОО1.3 до уровня ()пер элемента ОО11. После этого триггер возвращается в исходное состоянне.
Длительность выходного импульса й2+)(3 т» й1С!1п К2 (4.17) Элемент ОО1.3 работает в линейном (уснлнтельном) режиме н служит стабнлнзатором напряжения по отношению к цепн К1С!. Авторы указывают, что нестабильность длительности выходного импульса этого одновнбраторв меньше примерно в 10 раз, чем у простых одновнбраторов на логических элементах ТТЛ, Длнтельность выходного импульса можно изменять подбором конденсатора С!. Сопротивление резистора (41, учитывая специфику микросхем ТТЛ, прн использовании элементов К155ЛАЗ менять не следует.
В тех случанх, когда требуется, чтобы длительность выходного нмпульса была меньше входного, прнменнм одновнбратор на логнческнх элементах И вЂ” НЕ по схеме, изображенной на рнс. 4.31,а, Временные диаграммы (рнс. 4.31, 6) поясняют принцип его действия. 4.7. Одновибраторы на операционных усилителях и хомпараторах напряжения Схема такого одновнбратора показана на рнс.
4.32. Времязадающая цепь к2С! питается выходным напряженнем усилителя. В исходном состояннн конденсатор С! разряжен, напряжение на нем определяется открытым диодом НО! (долн вольта) Делатель )!4 — Кб, н которому подключен неннвертнруюшнй вход ОУ, создает положительную обратную связь.
Напряжение делителя больше напряжения разряженного конденсатора. В исходном состоянии выходное напряжение отрнцательно, а полярность генернруемых импульсов положнтельна. В Ву Все Вбее. Влеу Влзр Хмденеа. ллар Вт Валлед Рно.
4.32. Одновнбратор на ОУ нлн компараторе напряжения: а — прннпнпнальнан схема; б — временные диаграммы 79 +(О» Уи,,) 1 — (! где ()»р — падение напряжения иа открытом диоде, 5=йбг'(й4+йб). В связи с тем, что 0»»х»(!»э, расчет можно выполнять по формуле: 1 т» = й2 С! 1п 1 — 5 (4.19) Когда й4=й5, то т,=07й2С!; при й5=5й5 т,=02й2С1, а для й4=10й5 ч,=б,!й2С1. Сопротивление резисторов й4 и й5 выбирают обычно в пределах от единиц килоом до 9,1...0,2 МОм. Стабилнтроны Ч03 и Ч04 ограничивают амплитуду выходного напряжения.
Этим достигается высокая стабильность длительности и амплитуды выходных импульсов при нолебании питающего напряжения и улучшается нх форма. Резистор йЗ (десятки или сотни ом) ограничивает выходной ток на безопасном для стабилитронов и ОУ уровне. В большинстве случаев оба стабнлитрона выбирают одного типа с целью получения симметричного выходного напряжения относительно общего провода. Можно также применять специальные, так называемые двуханодные, стабилитроны, в корпусе которых находятся два одинаковых стабилитрона, включенных навстречу (тип КС!62, КС(68, КС(76, КС210, КС213 и другие). Если усложнение схе. мы нежелательно, стабилитроны и резистор йЗ не ставят.
Для получения выходных импульсов отрицательной полярности следует изменить полярность внлючения диодов Ч01 и Ч02. В этом случае в ис. ходком устойчивом состоянии выходное напряжение имеет высокий уровень. Запускают такой одновибрзтор отрицательным импульсом. 5. АВТОГЕНЕРАТОРЫ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ИМПУЛЬСОВ 5.1. Основньге понятия Автогенераторы прямоугольных импульсов, или, нак их еще называют, автоколебательные мультивибраторы — наиболее распространенный класс импульсных генераторов. Мультивибраторы, в отличие от одновибра- Конденсатор С2, резистор й! и диод Ч02 образуют цепь запуска, Пу.
оковой ямпульс положительной полярности будет усилен, и, благодаря положительной обратной связи, выходное напряжение скачком увеличится до уровня О+»»*. После этого в результате смены полярности выходного напряжения диод Ч01 закроется и начнется зарядка конденсатора С1. Кроме этого, диод Ч02 отключит цепь запуска.
Когда по мере зарядки конлеисатора С1 через резистор й2 напряжение превысит напряжение на делителе й4, й5, произойдет новое переключение, выходное напряжение скачком уменьшится и конденсатор С! разрядится через открывшийся диод Ч01. После разрядки конденсатора одно- вибратор готов к очередному запуску. Длительность выходного импульса определяется выражением торов, хзрактеризуютси двумя чередующимися временно устойчивыми состояниями. Одному из ннх соответствует высокий уровень выходного напряжения, другому — низкий. Смена состояний происходит регенеративно (скачком) в течение очень короткого времени. В современной аппаратуре автогенераторы прямоугольных импульсов реализуют в основном на микросхемах, как специализированных, так и универсальных — цифровых и аналоговых, компараторах, таймерах, триггерах и других.
В схемотехническом отношении эти устройства отличаются большим разнообразием. Некоторые повторяют решения, известные в транзисторной технике, другие построены с учетом специфических свойств микросхем. Мультивнбраторы на микросхемах по сравнению с транзисторными проще по конструкции, как правило, имеют лучшую стабильность частоты генерации при изменении напряжения питания и температуры, позволяют легко управлять частотой колебаний и скважностью импульсов, а также прерывать генерацию.
Частоту генерирования задают хроиирующие (времязадающие) элементы: КС-цепь (одна или две), ВС-контур или кварцевый резонатор. Возможность перестройки частоты определяется конкретным видом генератора. В мультивибраторах с КС-цепями подбирают конденсатор либо вводят переменные резисторы. В кварцевых генераторах частота колебаний неизменна и зависит от рабочей частоты резонатора. Распространены также генераторы, у которых частоту генерации задают входным напряжением. Это так называемые генераторы, управляемые напряжением (ГУН), а также генераторы, управляемые кодом (ГУК), Важнейший показатель, по которому оценивают работу генераторов импульсов,— это стабильность частоты колебаний во времени, а также под действием меняющихся внешних факторов — напряжения питании и температуры среды.
Относительную нестабильность частоты генерации характеризуют уходом частоты от начального значения Л(г отв= (1г 1о)/(а=Л(/(м (б 1) где ЛВ.чтя — относительная нестабильность (в безразмерных числах или процентах); 1, — частота при контрольном замере, (э — начальное значение частоты. Простые мультивибраторы без принятия схемных, или конструктивных, мер по повышению качества имеют нестабильность примерно 1О-э. У кварцевых гевераторов этот параметр около 10-э. Нестабильность остальных ге.
нераторов находится между этими значениями. В составе некоторых серий есть микросхемы, предназначенные для работы в качестве мультивнбраторов. Кроме того, для генерации импульсов легко приспособить универсальные и специализированные цифровые в аналоговые микросхемы — логические элементы, таймеры, одновибраторы, триггеры, операционные усилители, компараторы. У генераторов, собранных по разным схемам, скважность выходных сигналов может существенно различаться.
Некоторые устройства допускают возможность ее регулирования. В наиболее распространенных генераторах с хроннрующей ((С-цепью формирование периодических импульсов протекает в процессе сравнительно медленных зарядки или разрядки конденсатора через резистор. В момент, 81 когда напряжение из мие из конденсаторе достигнет определенного значения, происходит быстро отк б Ро открывание или закрывание активных злемен процесс идет в о дет в обратном направлении. Устройства такого рода принято нарывать ре ать релаксационными (от англ. ге1аха!гоп — расслабление, передышка), 5.2.
Мультивибраторы — самостоятельные изделия Примером автогенератора, реализованного по классической схеме симметричного мультивибратора с коллекторно-базовыми связями, может служить микросхема К1!9ГГ1 (старое название К!ГФ92). Он содержит два биполярных транзисторных ключа, каждый с цепями смешения и с коллекторными резисторами (рис. 5.!). Отключающие диоды УР! и УР4 способствуют повышению крутизны среза выходных импульсов.
Диоды )гР2 н и Ъ'РЗ обеспечивают келинейную отрицательную обратную связь, что улучшает частотные свойства мультивибратора. Частоту генерации задают выбором внешних конденсаторов С! н С2. Для случая С1 =С2=С ориентировочное значение периода колсбаиий можно определить по формуле Тя ТС (С вЂ” в микрофарадах, а Т вЂ” в миллисекундах). Точно конденсаторы подбирают в процессе регулирования по конкретному экземпляру микросхемы. Рекомендуемый интервал рабочей частоты 1 кГц ..0,5 МГц.
Напряжение питания по техническим условиям должно быть в пределах (З~О,З) В. Это обеспечивает надежный запуск выходным сигналом микросхем ТТЛ (до двух входов универсальной серии К!55), а также микросхем структуры КМОП (серии К561, 564) при их питании напряжением 5 В. Более высокое напряжение чревато опасностью пробоя эмиттеркых переходов транзисторов при работе в экстремальных температурных условиях ( — 40'...+80 *С). Питание этой микросхемы при наличии источника напряжения 5 В обычно осуществляют по схеме на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
