Применение ТТЛ и КМОП (944147), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Форма колебаний в генераторе на микросхемах с одним диодом приведена на рис. 304. Верхняя диаграмма показывает зависимость от времени напряжения на левой обкладке конденсатора, нижняя— на выходе генератора. Спад напряжения с выхода элемента ПП2, поступая на вход элемента ст131 через конденсатор С1 и резистор К2, ограничивается входным диодом на уровне, близком к лог. О, после чего начинается заряд конденсатора через резистор К1, повышающий напряжение на левой обкладке конденсатора.
Время его заряда до порогового напряжения примерно равно 0,7 К1С 1. Лавинообразный процесс переключения элементов приведет к передаче с выхода элемента ПГ)2 на вход элемента ПП1 положительного перепада напряжения с амплитудой, равной напряжению питания. Перезаряд конденсатора С1 в сторону уменьшения напряжения На ЛЕВОЙ ОбКЛаДКЕ НаЧНЕтСЯ От НаПРЯжСНИЯ П, Ь Биге В РЕЗУЛЬтатЕ чего на этот процесс уйдет большее время — около 1,1итс1С1. Полный период колебаний составит 1,8Й1С1, частота — 0,55,УК1С1.
Если в генератор установлены микросхемы с двумя защитными диодами, длительность обоих процессов перезаряда конденсатора будет одинаковой — 0,7В1С1, полный период — 1 г1 К1 С1, частота — 0,7/Й1С1. Резистор К2 нужен, как и в дифференцирующих цепочках, для ограничения тока через входные диоды и уменьгхи' ар щения нагрузки на элемент ВП2. Если его величина значительно меньше, чем у резистора в.
л В1, он на частоту генерации ие влияет. При соизмеримых величинах В1 и К2 частота генерации несколько снижается по сравнению с рассчитанной цо приведенным выше формулам. Часто резистор В2 нс ставят или устанавливают последовательно с конденсатором С1. Рис. 303. Генератор имлулвсав но трех инверторах Рис. 304. Временнол диаграмма робота генератора ФОРМИРОВАГРЛИ И ГРНЕРАГОРЫ ИМПУЛЬСОВ Рис. 305 Временная диаграмма робеть~ генератора рис.
303 Ф Г я! (т Хорошо известна также схема мультивибратора на двух инверторах (рис. 305), по частота ' яг генг"рации в пем менее стабильна. Приведенное выше описание работы мультивибратора опиралось на идеализированную модель инвертора, в котором выходной сигнал Рис.
305. Генератор имауньсов на двух равен напряжению питания, пока входное напряжение меньше порога переключения, и равно нулю, если входное напряжение выше — порога. Однако в реальных микросхемах есть ея„" - более пли менее протяженный участок зависимости выходного напряжения от входного, па котором плавное изменение входного сигнала т приводит к плавному изменсникт выходного (рис.
161). Он хорошо заметен в инверторах Б микросхемы К561Л112, элементах ИЛИ-НЕ ш серии К561, инверторах генераторов микросхем К176ИЕ5, К176ИЕ12, К176ИЕ18. В большинстве микросхем серии К176 и всех и микросхемах серии КР1561 имеется два дополнительных пнвертора, которые делают передаточную характеристику очень резкой, н иногда даже гпстерсзисной. 11аличие плавного участка и приводит к различию в работе геиерато?юв по схемам рис.
303 н 305, Рассмотрим полробно работу генератора по схеме рис. 303 на элементах с двумя защитны- ми диодами с момента, когда на входе инвсртора РР1 напряжение равно пулю. В этом случае на выходе инвертора?)Р2 напряжение также равно пулю, а на выходе РРЗ вЂ” напряжению питания. Конден- сатор С1 заряжается через резистор К1 по экспоненте, напряжение на сто левой обкладке при этом стремится в пределе к напряжению питания (рис.
306, а). Когда напряжение на входе Р?)1 подойдет к порогу переключения, напряжение на выходе РР1 начнет плавно снижаться (рис. 306, б) н когда оно приблизится к порогу переклю- чения ипвертора РР2, напряжение на выходе РР2 начнет повы- шаться (рис. 306, в). Небольшое повышение напряжения на выходе тшвертора РР2 переластся через конденсатор С1 на вход РР1, что вызовет лавинообразный процесс переключения всех инверторов ге- нератора. Папряжсннс па выходе инвсртора РР3 станет равнылт ФОРМИРОВАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРУ ИМПУЛЬСОВ 2гч нулю, на входе РР1 несколько превысит напряжение питания (оно будет ограничено "Р входным защитным диодом инвсртора), начнется аналогичный рассмотренному выше м и„„,„ процесс псрезаряда конденсатора с плавным уменьшением напряжения на входе РР1. Если рассмотреть процессы в генераторе по В схеме рис. 305 с того жс момента, можно заи в а метить, что вначале заряд конденсатора С1 происходит аналогично (рис.
307, а). Отличие начинается тогда, когда напряжение на выходе инвертора РР1 начинает уменьшаться и (рис. 307, б). Уменьшение напряжения на вы- Ряс 307 Вре „„ая ходе РР1 пРиведет к Уменьшенпкг напРЯжсниЯ д„сг~,г,ммс лсбс,ь, на резисторе й1, что уменьшает скорость пере- генераторе рис. ЗО5 заряда конденсатора. Отрицательная обратная связь через резистор К1 стремится установить напряжения па входе и выходе инвертора РР1 равными, в результате чего скорость изменения напряжения на выходе инвертора РР1 уменьшается и па спаде импульса появляется характерная ступенька Если порог переключения инвертора РР2 равен порогу переключения инвертора РР1, при приближении напряжения на выходе РР1 к этому порогу начнется повышение напряжения на выходе РР2 (рис, 307, в), что вызовет лавинообразный процесс переклгочстшя обоих ннверторов генератора.
Нетрудно видеть, что при тех же параметрах времязадающей КС-цепи период колебаний в генераторе но схеме рис, 305 будет несколько больше, чем у генератора по схеме рис. 303, а стабильность периода — хуже, так как напряжение на входе РР1 перед началом лавинообразного процесса меняется более плавно, н небольшие изменения порогового напряжения одного ннвертора относительно другого приведут к значительному изменению периода работы генератора. Более того, при значительном отличии порогов переключения инверторов (а в микросхемах КМОП диапазон положения порога переключения составляет от 1у'3 до 2г'3 напряжения питания) генератор может вообще не заработать — напряжение на выходе первого инвертора за счет отрицательной обратной связи через резистор К1 застабилизируется на уровне его порога персклкВчения, при этом оно будет находиться вне зоны переключения второго инвсртора, положительная обратная связь через конденсатор С1 ис замкнется, и инвертор РР2 не исреклгочится.
Поэтому в генераторе 230 ФОРМИРОВАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ по схеме рнс. 305 следует всегда использовать инверторы одной микросхемы. Для генератора по схеме рис. 303 разброс порогов переключения инверторов не играет никакой роли, и инверторы могут быть из разных микросхем.
Поскольку процесс переключения инверторов в генераторе по схеме рис. 305 длится большее время, потребляемый этим генератором от источника питания ток больше. Из рассмотрения работы генераторов следует важный практический вывод — выходной сигнал нежелательно снимать с выхода инвертора, к входу которого подключены времязадающие конденсатор н резистор (?)?21).
Фронты импульсов на этом выходе затянуты, кроме того, в генераторе по схеме рис. 305 на фронтах на этом выходе имеется ступенька, и их использование может привести к неодновременному срабатыванию элементов, подключенных к этому выходу, изза разброса порогов переключения микросхем. Кроме того, для триггеров и счетчиков техническими условиями длительность фронтов импульсов, подаваемых на счетный вход, ограничена сверху, и подача затянутых фронтов на цих недопустима.
Эта рекомендация относится и к другим схемам генераторов и ждущих мультивибраторов. Следует отметить, что из-за емкостной нагрузки несколько затягиваются фронты импульсов также на тех выходах элементов генераторов и ждущих мультпвибраторов, к которым подключены времязадающие конденсаторы (?)?)2 на рис. 303 и 305). Поэтому выходные импульсы генератора по схеме рис. 303 лучше брать с выхода ?)?)3, в лтобом генераторе или ждущем мультивибраторе устранить такое затягивание фронта можно включением последовательно с конденсатором или с входом ?)?)1 резистора с сопротивлением 5...10 кОм.
и В генераторе на трех инверторах (рис. 303) два из них (?Э?)1.1 и?)?)1.2) можно заменить на повторитель сигнала, Удобно использовать микросхему К561ЛП2, поскольку каждый ее элемент может работать или как повторитель сигнала при соединении второго входа с общим проводом.
или как .д„„, инвертор при подаче на второй вход напряжения Рзс ЗОВ. Генератор источника питания (рис. 308). на двух эдемевгах Отметим также, что если в качестве первого инс~дозоФ~дее РТЛИ» вертера в генераторах по сзшмам рис 303 и 305 ис пользовать триггер Шмитта, их работа и параметры различаться не будут — цри достижении напряжения на входе инвертора ?)?)1 соответствующего порога переключения он скачкообразно переключается, что ФОРМИРОВАТЕЛИ И ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ 231 приводит к четкому переключению тюследуюших инверторов (рис. 309).
в„,р, емгДля построения генераторов очень удобны в элементы микросхем, имеющие прямые и инвер- в! оные выходы и непосредственное прохождение сигнала со входа на эти выходы. На рис. 310 Га) приведена схема генератора на элементе микросхемы К176ПУ5, на рис. 310 (б) — на части мик- и росхемы К561ТМЗ. По этим схемам можно стро- Рис 30у. Временная ить до четырех генераторов на одной микросхеме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
