Импульсные устройства на микросхемах (944139), страница 31
Текст из файла (страница 31)
7.13. Сенсорное устройство, срабатывающее за счет емкости тела: и — принципивиьнвн свеыв; В в в времеинйе диаграммы 144 Сенсорное устройство по рис. 7.!2 по принципу действия сходно с кон. тактным переключателем на рис. 7.2,н. В отличие от предыдущих схем здесь триггер, образованный элементами 001.! н РР!.2, перебрасывается от каждого прикосновения пальца. Сенсорное устройство по рис. 7.!3 срабатывает зз счет емкости тела оператора. На выходах Выход ! и Выход 2 длительность вызванных сигна. лов определяется временем контакта пальца с сенсорной площадкой.
Для работы устройства требуются внешние прямоугольные импульсы. Генератором таких импульсов может служить мультивибратор, собранный на вто. ром триггере микросхемы (рис. 5.26, б) либо на элементах микросхемы 001. За счет элемента Р01 импульсы на тзнтовом входе С инверсны по от. ношению и импульсам нв входе Р и отстают от них на время задержки распространения (ев.р (рис. 7.!З,б). Срабатывавие триггера 002 происходит по фронту (()е') импульсов на тактирующем входе С. В исходном состоянии уетройства моменту прихода фронта соответствует напряжение низкого уровня на входе Р, и, следовательно, на выходе 1 действует на.
пряжение низкого уровня, на выходе 2 — высохого. С пракосновением пальца к сенсорной площадке емность тела оператора и резистор К! образуют интегрирующую цепь, которая будет искажать фронт и срез импульсов на входе П. В момент поступления фронта тактового импульса на входе П еще присутствует напряжение высокого уровня и триггер перенлючится в состояние, соответствующее высокому уровню на выходе 1.
Он будет подтверждаться с каждым тактовым импульсом. После отпускания пальца форма импульсов на входе О восстановится, и очередной тактовый импульс возвратит триггер в исходаое состояние. 8. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Регулврвую последовательность импульсов, создаваемую генератором (мультивибратором, кварцевым генератором и т. п.), в последующих узлах аппаратуры часто приходится подвергать обработке.
Примерами подобных операций могут служить: выделение и преобразование отдельных фрагментов, фазовый и временнбй сдвиг, умножение и деление частоты, синтез ступенчатых и аналоговых сигналов и др. Поскольку для последовательности импульсов нетрудно обеспечить очень высокую стабильность частоты, производные сигналы сохраняют исходную стабильность и синхронность с нею. Здесь описаны некоторые виды преобразований импульсных последовательностей.
Фазовый сдвиг импульсов легно осуществить с помощью триггеров. На рис. 8.1, а показана схема простого устройства, обеспечивающего на разных выходах сдвиг фазы на 90, ИО н 270' относительно входной [12!. Здесь создается именно фазовый сдвиг, а не временная задержка, так как фазовые соотношения ра выходах сохраняются при разных значениях входной частоты. Временные диаараммы показаны на рис.
8.1, б. Режим работы устройств по схеме на рис. 8.2 определяется уровнем управляющего напряжения 13тар. При пивном уровне напряжения триггер, как обычно, делит входную частоту и 1аы* 1ах/2, а прн высоком — устрой. ство действует как повторитель входной частоты, т. е.
Ьм*=Ь . Такой повторитель-делитель частоты может быть употреблен для кодирования логических уровней цифровых сигналов разными частотами. Р.ух 7 дЛУ тдхгГГ лЗ„а=У!а/» 771 „, Келl Ггlг ирисы Рис. 8.1. Триггерное устройство, обеспечивающее фазовые сдвиги по. СЛЕдОВатЕЛЬНОСтн НМПуЛЬСОВ На 90, а7рьаз 180 и 270'. а — прпвцпппальпая схема: а — арамамайа анаграммы Действие устройства основано иа свойствах триггера Кбб!ТВ1 при упй дэиэдг равлении по асинхронным входам 5 н К.
Напомним, что при низком на- с хтты гш л дэ,гэуу пряжении на этих входах триггер ра- Ю Р ботает как синхронный и при высоком напряжении на входах Л и К делит на 2 число импульсов, поступающих Рис. 8.2. Схема делителя-повторителя частоты колебаний на тактовый вход С. Котла на вхо- де К напряжение высокого уровня, а на 8 — низкого, на прямом выходе (~ напряжение низкого уровня, а ногда на входе 8 высокий уровень, а на К низиий, либо на обоих этих входах уровень высокого напряжения — на прямом выходе О устанавливается напряжение высокого уровня. Импульсы на входе С при этом на состояние триггера не влияют.
Поскольку между входами 3 и С включен диод Ч01, то при высоком уровне иа входе Птчр и при на.личин на входе С импульсной последовательности картина работы меняется. От чередования напряжения иа входе С диод ЧР1 периодически занрывается. В те интервалы времени, когда на входе С высокий уровень, диод закрыт, следовательно, на входах 8 и В тоже высокий уровень, а значит, такой же уровень будет и на прямом выходе триггера. Когда же на входе С действует напряжение низкого уров.
ня, диод открыт, на входе 8 низкое напряжение, а на Я вЂ” по-прежнему высоиое. Следовательно, на прямом выходе триггера О будет напряжение низкого уровня. Иными словами, сигналы на выходах триггера повторяют импульсную последовательность на входе С. Если на управляющем входе установлено напряжение низкого уровня, диод Ч01 постоянно закрыт и триггер работает как делитель частоты входной импульсной последовательности. В ряде случаев требуется выявить пропадание отдельных импульсов в последовательности.
Такая ситуация может возниннуть, например, при счете деталей и в медици нской практике при нонтроле работы больного сердца. Это нетрудно сделать с помощью одновибратора с повторным эапусном (рис. 8.3, а). Для этой цели выходной импульс одновнбратора должен удовлетворять условию Т<т, <2Т, где т, — длительность импульса одновибратора, Т вЂ” период следования импульсов в контролируемой последовательности. Первый импульс посл довательности запускает одновибратор. Пока последовательность регулярна, одновибратор будет повторно запускаться до завершения выходного импульса, поэтому уровень напряжения иа выходе будет неизменным. Пробел в серии входных импульсов приведет к тому, что одновибратор завершит цикл генерации и напряжение на его выходе изменится скачком.
Это новое состояние длится до прихода очередного им. пульса последовательности, после чего выходное напряжение восстанавливается и остается неизменным до следующего пропусна. Временные диаграммы на рнс. 8.3, б поясняют принцип действия. Сходным образом решают и обратную задачу — выявление посторонних импульсов в регулярной последовательности. На рис. 8.4 представлены схема и временные диаграммы для этого случая. Здесь одновибрвтор обыч.
и, и„ гузй т!э и„ Пэ р Рис. 8.3. Одновибратор с повторным запуском в режиме выявления пропуска в последовательности импульсов: а прннцнпнальная едена; б — временная диаграмма иэ„ С! Лг ау иры„ Рис. 8пб Устройство для выявления посторонних импульсов в последовательности: и — принципиальная схема; б — временные дяаграыны ный, не с повторным запуском, например на микросхеме К155АГ1 или по схеме на рис. 4.11.
Напряжение высокого уровни на выходе Я1 одновибратора 0Г!1.1 служит разрешающим сигналом для логичесного элемента !т!!2,1. Если в течение действия выходного иыпульса одновибратора на входе появится дополнительный импульс, он пройдет через логический эле. мент и появится на его выходе. Регулярную последовательность импульсов и пауз нетрудно преобразовать в другую последовательность, где чередование импульсов и пауз про. исходит по определенной программе.
Для этой цели используют регистры сдвига а сочетании с логическим устройством, создаюгцим обратную связь на информационный вход регистра. Идею подобного преобразования понсняет рис. 8.5. 147 Выирд чигпр3ой (а-РазРлдный) Рис. 8.5. Регистр сдвига и логический элемент и роли преобразоиателя последонательности им- пульсоэ Благодаря наличию цепи обратной связи регистр работает циклически. Уровень сигнала, дейстиующего на информационном входе О, заиисит от комбинации сигналон на выходе регистра и от логической функции, выполняемой логическим устройством.
С каждым тактоиым импульсом на входе С происходит сдвиг содержимого регистра и ввод новой информации по нходу Ра, чем обеспечивается желаемая смена выходных сигналов. Эту систему можно использовать и как генератор псеидослучайных двоичных чисел, считывая их с выходов регистра. Как пример на рис. 8.6 дана схема трехразрядного регистра н сочетании с логическим устройством н цепи обратной связи. Допустим, н начальный момент исе три триггера регистра пребывали и нулевом состоянии, т. е. 4З1=Я2 ЯЗ=О. Очеаггдно, что на выходе логического устройства была логическая единица, поскольку 10!.=93=1.
Поэтому с первым тактовым импульсом этот сигнал будет введен и регистр, н то время как сигнал 01 =0 перейдет ио второй триггер, 02=0 — и третий. Выходное состояние регистра теперь будет 101 = 1, 92=0, ОЗ=О, что создаст на выходе устройства сигнал логического нуля. Со следующим тактовым импульсом состояние регистра станет 4аь1=-0, С2= 1, ГЗЗ=О, а на выходе логического устройства появится импульс, соответствующий логической единице (табл. 8.!). Далее цикл повторяется. и г г у ч у л г дглг Юггд РРЛ аг Рмж 7 а) 148 Рис.
8.8. Пример конкретного устройства для преобразования последона- тельности импульсов: а ирннципиааьнаа схема; б — временные диаграммы Таблица 8.1 о о и О О О О 1 3 1 О 1 1 6 О 1 1 О 1 1 О О О 4 1 1 О 1 7 О О 1 О 2 О 1 О 1 5 1 1 1 О 8(О) О О О 1 7 К И д! аг 61 64 66 аб ау аб ау Р К56IК66 Рис. 8.7. Микросхема К56!ИЕ8: в — логическая структура; б — условное графическое иаображевве, в — вречевкае вва.
граммы ер,-гб 66м 6 149 В каждом ряду этой таблицы выходнои сигнал определяется значениями Я(, 02, ЯЗ (и Я1, 1;12, Я), приложенными к входам логического устройства ВР4 — (107. Значение (41 характеризует выходной сигнал в предыдущем ряду, Я2 — зто значение 141 из предыдущего ряда, тогда как ЯЗ— зто предыдущее значение Я2. Достоинство подобных преобразователей — простота и большая гибность в управлении, а также возможность получения сложных выходных после. довательностей (в том числе и псевдослучайных) при малых аппаратных затратах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
