Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 18
Текст из файла (страница 18)
5.1,б. Как показывает опыт, мультивибратор на микросхеме К119ГГ! в иеответствеиных случаях (макеты, любительская аппаратура и т. п.) можно питать и напряжением 5 В. р!г! атил Ф) а) Рис. 5.!. Микросхема КР119ГГ1: а — яриинияиальиая схема я аяешине соеиянения а режиме мультиаибратора", б сяо. соб анталия от источннха З В 82 мавр~ ага яра !б, !б Орщ.-в.й ,бг"н 5! (р ре р,у йу йу" УР Клбт (У У г У Р(Уу„ра,В д) в) Рис. 5.2.
Микросхема К531ГГ1; а — условное тра(зическое обозначение; б — схема включения (вомера выводов в скобках относятся ко второму элементу); е — грабхики зависимости выходвоа частоты от емкости конденсатора; г — от напряжения на управляющих акопах В корпусе мииросхемы К53!ГГ! размещены два самостоятельных мультивибратора (рис. 5.2, а). Эта микросхема обладает рядом особенностей, которые делают ее весьма удобной для практического использования. Во-первых, для работы в качестве мультивибратора требуется только одна навес. ная деталь — конденсатор Во-вторых, частотой генерации можно управлять с помощью напряжения, в-третьих, допускает нодключение кварцевого резонатора, т, е может быть употреблена как кварцевый генератор Каждый генератор содержит два вывода для подключения внешнего конденсатора (4 и 3 — для одного и 12 и 13 — для другого), два независимых входа для управляющих напряжений ()гнр~ (выводы 3 и 14) и ()упри (выводы 2 н 1), вход блокировки (прерывания) — б и 11 н один выход (7 или 10).
Генератором управлюот путем подачи положительного напряжения— по каждому из входов самостоятельно. Вход 1)у,р, используют для грубой установки рабочей частоты генератора. Плавно устанавливают желаемую частоту по входу Пг,рх (рис 5,2, б). Управляющее напряжение на этих входах можно изменять от ! В до 5 В. Зная емкость внешнего конденсатора С, частоту генерацив при ()упв=()уп»з=2 В можно определить по графику на рис. 5.2,в. 83 Влияние управляющего напряжения Бт,рэ на частоту генерации при неизменном напряжении на входе Отар, отражено на рис, 5.2,г, К примеру, От~»~ 3 В и !)таю 26 В соответствует наива то частота нолей ннй 1«. Если изменить управляющее напряжение до Отара — — 1,6 В, то частота станет 1-09(а Для Отар»=36 В 1=1,Н«.
Сигнал на блокирующем входе определяет состояние микросхемы — при напряжении низкого уровня генератор работает, с появлением напряжения высокого уровня генерация преиращается, на выходе действует напряжение высоного уровня. Верхний предел генерируемой частоты для микросхемы К531ГГ1 не менее 60 МГц, нижний — 0,5 Гц. Для питания микросхемы требуется стандартное для семейства ТТЛ напряжение 5 В. Конструкцией минросхемы предусмотрено два мннусовых (общих) вывода и два плюсовых. Выводы !6 н 9 принадлежат логическим элементам, а 15 и 8 — цепям, определяющим частоту генерации.
Раздельное питание узлов от разных источнииов может иногда оказаться полезным (в условиях повышенных помех, например, особенно высокочастотных). Но чаще всего выводы 16 и 15 и соответственно 9 и 8 соединяют перемычками. Если микросхему К531ГГ1 используют в роли нварцевого генератора, резонатор подключают вместо внешнего нонденсатора. Особенности применения микросхемы в этом режиме описаны далее в разделе «Кварцевые генераторы». 5.3. Мультивибраторы на логических элементах КМОП Мультивибраторы на логических элементах НЕ, И вЂ” НЕ, ИЛИ вЂ” НЕ, Исключающее ИЛИ находят широкое применение благодаря простоте и хорошим эксплуатационным характеристикам.
На рис. 5.3,а показана принципиальная схема мультивибратора на двух ииверторах. Он, а также различные его модификации находят широкое применение (см, далее). Наличие одной хронирующей цепи существенно упрощает конструкцию мультивибратора и облегчает перестройну частоты — переключением конденсатора или изменением сопротивления резистора. — У а Вмкбд — д (и (эр Вше«ее 4 — И4в — иа Лддвдд а) Рис. 5.3. Мультивибратор на двух ннверторах КМОГЕ а — ррамцааиааьааа схема; б — араменмь е анаграммы После включения питания уровень напряжения на выходе и в точке Л одинаков (поснольиу конденсатор С! разряжен) и противоположен уровню напряжения в точке Б.
Если, например, в исходный момент в точке Б действует высокое напряжение, то через резистор рг! потечет ток, заряжаю. щий конденсатор С1. Напряжение на входе инвсртора 001.! по мере зарядки конденсатора будет возрастать, приближаясь к пороговому. Когда это произойдет, элемент РР!.1 переключится, напряжение в точке Б упадет до низкого уровня, а на выходе напряжение скачком возрастет. Скачок напряжения будет передан на вход элемента Р01.1. Напряжение, приложенное к конденсатору, изменит полярность, и начнется перезарядка конденсатора, в связи с чем напряжение в точке А будет убывать. Когда оио достигнет порогового значения, произойдет новое переключение элемеигов, после которого рассмотренные процессы повторятся.
Как следует нз описания, переключениям соответствуют следующие скачки напряжения на входе инвертора 00!.!л положительный () вын+()пор ()и+05()п 1,511п! отрицательный 11= — КС !п (5.2) ()и+Пнр ()и — ()пор 1з= — КС !п ()н+() р (),— и,~, Т=1,+1р= — КС (!и ' +(п . (5.4) (),+Ппр ()и+()пр ! В последних формулах знак минус указывает, что логарифмируемые числа в них всегда меньше единицы и, следовательно, сами логарифмы от. рицательны. Когда пороговое напряжение для конкретного экземпляра микросхемы неизвестно, достаточно допустить, что Пррр=0,5Пп, а падение напряжения на входных диодах отсутствует, и расчет периода колебаний вести по упро. щенной формуле. (5.3) (5.5) Тсп!,4кС.
85 ()" — Рп =Π — О,50п — О,б() . Напомним, что ()',мн — выходное напряжение высокого уровня; ()' нн =()п, поскольку падение напряжения на выходных транзисторах КМОП ие превышает 0,1 В; (Рнпн — выходное напряжение низкого уровня, ()Р,,=б В, Пп,р — входное напряжение, при котором происходит переключение элемента. Для микросхем КМОП ()пнр=05()п. В действительности, эти перепады меньше из-за наличия охранной цепи на входе элемента (рис. 2.22). Когда входное напряжение уравнивается с напряжением питания или становится равным нулю, соответствующий ох. ранный диод открывается, ограничивая дальнейший рост напряжения. С учетом постоянного прямого падения напряжения на диоде ()нр=0,7 В фактически напряжение в точке А меняется в пределах от — ()нр до ()к+Рнр (см. рис. 5.3, б).
Длительность периодов времени между переключениями: Выбор конкретных значений компонентов КС-цепи ограничен: К!- =20 кОм...5 МОм; С1 !00 пФ...0,5 мкФ. Верхний предел емкости и нигкний — сопротивления обусловлены максимально допустимымн значениями вмходного тока микросхем. Управлять частотой генерации можно, сделав резистор К! переменным. Использования конденсатора малой емкости следует избегать по причинам, изложенным далее. Изменение напряжения питания на ь!0сй вызывает уход частоты примерно на ~0,8чй. Этот уход объясняется в основном влиянием охранных диодов на входе элемента ОО1.1.
Наличие в уравнениях (5.2), (5.3) н (бд) члена !1, +!1 р указывает на то, что при изменении напряжения питания числитель и знаменатель уравнения (5 4) меняются по-разному, хотя пороговое напряжение изменяется пропорционально напряжению питания. Если считать, что ()ччр=0,5()ч, то выбросы напряжения в точке А на рис. 5.3, б симметричны относительно уровня ()чью и, следовательно, для выходного напрнжения коэффициент заполнения у 0,5 (скважность 1;! 2) и не зависит от напряжения питания. Для реальных микросхем по техническим условиям допускается разброс порогового напряжения Очьэ= (0,3...0,7)1)в Из этого следует, что для отдельных экземпляров микросхем возможен разброс частоты генерации до !О,бз(с и коэффициента заполнения от 0,3 до 0,7.
На рнс. 5.4 показана схема усовершенствованного мультивибратора на инверторах структуры )(МОП. Резистор К2 ограничивает ток разрядки конденсатора С! через «охранныс» диоды на входе элемента ОО1.!. Сопротивление резистора К2 довольно велико и поэтому в моменты переключения напряжение в точке А будет достигать предельных значений Сн+Очьр и Очьр †()ч. Другими словами, теперь перепады напряжения в точке А происходят в пределах от +()ч до †()ч относительно уровня Оччр, а значит, всегда симметричны, независимо от значений порогового напряжения и питания. Если сопротивление резистора К2 мало, пики напряжения в точке А будут укорочены, слишком большое сопротивление может послужить причиной паразитных колебаний или выбросов на фронтах из.за влиякия пара. нитной емкости С„ь создающей частотозависимую обратную связь. Как дополнительное достоинство этого мультивибратора следует отметить более — (ыз иШ 1з~тЛНг Рис.
5.4. Мультивибратор на двух ииверторах КМОП с ограничительным резистором на входе Рис. 5.5. Эпюра напряжения одного периода колебаний мультивибратора па схеме на рис. 5.4 86 крутые фронт и срез выходных импульсов. Сопротивление резистора 82 выбирают в пределах 2В1((12«,!ОВ1.
На рис. 5.5 показана эпюра напряжения в точке А в течение одного периода. Участки 1, и 1з соответствуют интервалам 11 и 1з на рис. 5.3, б. Появление участков 1 и 1ь обусловлено приростом напряжения. Поскольку с увеличением напряжения питания длительность участков 1, и 1» увеличивается, а участков 11 и 1з уменьшается, период (частота) колебаний, а также скважность импульсов самостабилизируются по напряжению питания. Так как участки 1, и 1з увеличиваьотся с увеличением порогового напряжения, а 1ь и 1, уменьшаются, период (частота) колебаний, а также коэффициент заполнения также имеют тенденцию к сближению для отдельных экземпляров микросхем с разными значениями порогового напряжения. Когда (12) )11, составляющие периода холебаний определяются следующими формулами: 1»Ч-1~= — КС !и ()„ (),+П „ 1)п — Пп»р 1ьж(з= — ((С !и 2()п — ()п»р и общий период колебаний Бп» П.— () ор Т= — = — кС 1и +!п () +1), 2П» — ()п»р ) (5.6) (5.7) (5.8) В уравнение (58) член !)пр не входит, а это значит, что в данном случае период колебаний уже не зависит от падения напряжения иа открытых входных диодах инвертора ЮР!.1 Если, как и в предыдущем случае, допустить, что ()пьр=0,5П», то последняя формула упростится: (5.9) Т= 2,2ЕС.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
