Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 21
Текст из файла (страница 21)
5.26,б,в). Период колебаний равен, очевидно, Т=1г+1е, где !г=0,7К1С1, а !х=0,7К2С2, откуда Т=0,7(91С1+К2С2). (5.1!) на выходе. Конденсатор С1 начнет разряжаться через резистор 91 н выкодную цепь триггера. Когда напряжение на конденсаторе С! уменьшится до !)аьр и, произойдет переключение триггера н выходное напряжение скачком возрастет до значения ()г, , — начнется цикл зарядки, который длится до тех пор пока конденсатор заряжается до напряжения 1),р а, после чего нро- и„ Р а. ием. ~Р7 а) Рнс. 5.27.
Схема мультнвнбратора на триггере Шмнтта с инверсией: а — принципиальная схема; б — аременнйе анаграммы 97 Такне мультнвнбраторы легче запускаются, когда Й1С1ФК2С2. Следует иметь в виду, что, если емкость конденсаторов С1 н С2 превышает 0,01 мкФ, прн повышении напряжения питания до !0...15 В возникает опасность поврежденнн выходных транзисторов микросхем разрядным током конденсаторов.
В качестве меры защиты от этого рекомендуется последовательно с диодами !гО1 н 'ьг02 включать токоограннчнтельные резисторы сопротивлением 2,2,.4,3 кОм. Резисторы должны обеспечивать более быструю разрядку соответствующего конденсатора сравнительно с временем заряднн конденсатора в другом плече [6). На основе мнкросхемных триггеров Шмнтта с ннвертором могут быть выполнены простые н надежные генераторы прямоугольных импульсов, Генераторы на базе элементов КМОП н ТТЛ близки по принципу действия н по схеме. На рис.
5.27,а изображена схема типичного устройства подобного рода. Для нормальной работы генератора достаточно одного входа триггера. Поснольку триггеры микросхемы К561ТЛ! пмеют по два входа, второй нз ннх может быть использован в качестве разрешающего. Пока на разрешающем входе напряжение низкого уровня, выходное будет высоким, таким же будет и напряжение на втором вкоде. С поступлением разрешающего сигнала напряженке высокого уровня на обоих входах вызовет падение напряжения йдет новое переключение.
В ходе процесса напряжение на конденсаторе Гея Мсжду ЗиаЧЕИИяМя 11»вр и Н 13»пр.в. Время зарядки конденсатора (длительность стадии высокого выходного напряжения) 1.!и — 1)ппр в 1|= КС !и Уп ()ппр.в (5.12) н низкого (5.13) Следовательно, период колебаний !.1» ()ПОР.П ()АОР в Т=11+1»=)(С ()п ' +1п ). (3» — 1.)ПОР.В 13» р.п (5.! 4) Первый интервал выходного напряжения Емвпп после поступления сигнала разрешения длится дольше, чем последующие (в установившемся режиме). Объясняется это тем, что в начальный момент напряжение на конденсаторе С1 равно практически напряжению источника питания Ов>()ппр.в. Продолжительность этого интервала 1!» 1=РС1п — .
() и О Р. (5.15) 98 Изменение питающего напряжения мало влияет на период колебаний, так как отношение ()п.р »71)ппр.п при этом почти неизменно. Для разных ЭКЗЕМПЛЯРОВ МИКРОСХЕМЫ ПаРаМЕтРЫ ()ПОР в Н УПОР,в МОГУТ РаЗЛИЧатЬСЯ, ЧтО отражается на частоте генерации и скважности. Если требуется, резистор Е! выбирают подстроечным. Сопротивление резистора 81 не должно быть менее !О кОм, чтобы при зарядке и разрядке конденсатора импульс тока не превысил допустимого для выходных транзисторов триггера значения. Верхний предел сопротивления этого резистора — неснолько мегаом. Скважность выходных сигналов 9=2, когда пороги переключения тригГЕра Шынтта 0»пр в И ()ПОР СИММЕтрИЧНЫ ОтНОСИтЕЛЬНО урОВНя Уп/2.
В реальных генераторах, как правило, это условие выполняется, Регулировать скважность выходных импульсов можно так же, как и в описанных генераторах. На рнс. 5.28 показан общий случай. Если требуется, чтобы участок 11 (13'впп на рис. 5.27, б) длился дольше, чем 1», следует обеспечить И) )12. Прн 82)Р! — картина обратная. Постоянвые резисторы 8! и )72 могут быть заменены одним переменным, что позволит плавно регулировать скважность (см.
рис. 5.28,6). С помощью двунанравленных элентронных ключей и набора резисторов можно обеспечить дистанционное управление частотой по желаемой программе (рис. 5.29). Когда к разрешающим входам ключей приложено напряжение низкого уровня, все они закрыты и частота генерации определяется цепью 81С1. С поступлением на какой-либо ключ разрешающего сигнала высокого уровня ключ открывается и соответствующий резистор подключается параллельно резистору В!.
Все ключи независимы и могут УР/ / л )7Л УДУГЛ73 быть включены в любых сочетаниях, что дает возможность формировать до 16 различных значений частоты. Микросхемы ТТЛ вЂ” триггеры Шмнтта с инвертором (К!55ТЛ2, К155ТЛЗ, К555ТЛ2 и другие) — в роли генераторов прямоугольных импульсов имеют сходную схему (рис. 5.30). Такие генераторы устойчиво работают и на высоких частотах — вплоть до нескольких мегагерц — в этом их единственное преимущество перед подобными устройствами КМОП. Зарядка конденсатора С! здесь происходит не только через резистор К1, но и через входную цепь микросхемы.
Разряжается конденсатор только через резистор 91, поскольку эмнттерный переход входного транзистора оказывается закрытым. Вследствие этого обе стадии процесса различаются по длительности. Дополнительный резистор К2 сопротивлением 1,3,3 кОм повышает напряжение высокого уровня на выход~ элемента РО!.! на 0,7...1 В, что способствует повышению стабильности частоты колебаний. Рис. 5.30. Схема мультивибратора на триггере Шмитта с инверсией ТТЛ Рнс.
5.3!. Схема генератора импульсов с триггером Шмитта из логических элементов Исключающее ИЛИ 99 Рис. 5.28. Способ регулирования Рис. 5.29. Схема узла управления скважности генерируемых импульсов частотой генерации с помощью дву. направленных ключей Разргшглиг !уз!у З(Е ГГЗйял У рис. 5.32. Схема генератора импульсов с триггером Шмитта из логических элементов И-НЕ Для генераторов импульсов на триггерах Шмитта ТТЛ работоспособность обеспечивается в узком диапазоне сопротивлений резистора времизадающей цепи: ((1 =200...800 Ом — для мииросхем серий К!55 и 133 и до 2 кОм — для К555. Ориентировочно частоту генератора можно найти по простой формуле 1 1/(й!С1) (1, кГц; й1, кОм; С! — мкФ).
Генератор может быть собран и на триггере Шмитта, составленном из логических элементов (см. рис. 2.18). Схемы генератора на логических элементах Исключающее ИЛИ И-НЕ структуры КМОП изображены на рис. 5.31 и 5.32. Штрихпупнтиром выделен триггер Шмитта. Элемент ОР1.2 на рис. 5.31 и 001.3 на рис. 5.32 — иннертор, необходиммй здесь, поскольку триггер работает без инверсии.
В генераторе по схеме иа рнс. 5.32 можно употребить и элемент ИЛИ-НЕ, например К561ЛЕ1. Генерация в этом случае происходит при низком уровне напряжения на управляющем входе. Зная пороги переключения триггера (2,3, 24), период и частоту генерации, можно рассчитать по формулам (5.12) — (5.14). б.б. Микросхемы — одиовибраторы в роли мультивибраторов Генераторы прямоугольных импульсов, обладающие высокими зксплуатанионными характеристиками, могут быть реализованы и на одиовибраторах. В отличие от типового режима работы одновнбратор здесь запускается не от внешнего источника, а автоматнчесни — срезом своих выходных импульсов через цепи обратной связи либо взаимно — поочередно сигналами двух одновибраторов.
Удобны в этом отношении микросхемы, содержащие в одном корпусе два одновибратора, например К561АП, К155АГЗ, К555АГЗ. Генератор кратковременных импульсов, схема которого изображена на рис. 5.33,а, работает в соответствии с таблицей состояний микросхемы К56!АГ! (см. табл. 4.3). Запуск происходит положительным перепадом импульсов на инверсном выходе одповибратора. Ллительность этих импульсов определяется переходными процессами в микросхеме (десятки наносекунд). Период следования импульсов зависит от параметров хронирующей цепи ((!С! (см, 4.5).
Микросхема К561АГ! позволяет создавать генератор импульсов с независимым регулированием периода следования импульсов, а также— 100 У )Га Раздгшглиг дегхрд б) Рис. 5.33. Схема генера~ора кратковременных иыпульсон на одноаибраторе и„и дегкрд дУ деггрддае т Рис.
5.34. Автогенератор прямоугольных импульсов на двух одновибраторах с независимым управлением периодом следования и скважностью импульсов; и — арннцнпнааьнан схема; б — ареыенные анаграммы скважности (рис. 5,34, а). Псрвая ступень схемно повторяет предыдущий генератор (рис. 5.33,а). Ее короткие импульсы низкого уровня определяют выходную частоту. Вторая ступень включена одновнбратором и служит для расширения зтих импульсов.
Таким образом, выходную частоту определяет цепь )!!С), а скважность — цепь ))2С2. Для нормальной работы необходимо обеспечить Т)т, (рис. 5.34, б). Входы )( микросхемы могут быть использованы в качестве разрешающих или синхронизирующих. Когда на ннх подано напряжение низкого уровня, колебания срываются, д а.ргшгдаг У дашрд / а) Рис.
5.35. Генератор прямоугольных импульсов на микросхемах К!55АГЗ (К555АГЗ): Генератор по схеме рис. 5.35, а в функциональном отношения повторяет предыдущий. Небольшие различия обусловлены способом включения микросхемы К!55АГЗ. Генератор по схеме на рис. 5.36 отличается от рассмотренных по принципу'действия. Здесь два одновибратора (10!.1 и 0(11.2 работают поочередно, каждый в типовом режиме, так, что один из них, оканчивая формирование импульса, переключает второй, з тот — снова первый, чем поддерживается непрерывная генерация.
Период колебаний, таким образом, равен Т=тщ+тээ Выходное напряжение можно снимать с любого одновибратора. Выходы взаимно инверсны. Ллительность составляющих периода колебаний тэ~ и тэз можно рассчитать по (4.2), Путем наращивания числа элементов этот генератор легко обратить в многофазный мультивибратор (рис. 5.37).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
