Список литературы

1. Агаханян Т. Н. Интегральные микросхемы. – М.: Энергоатомиздат, 1983.

2. Алексенко А. Г. Основы микросхемотехники. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2002.

3. Преснухин Л. Н., Воробьев Н. В., Шишкевич А. А. Расчет элементов цифровых устройств: Учеб. пособие. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высшая школа, 1991.

4. Гольденберг Л. М.Импульсные устройства: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 1981.

Лабораторная работа № 3исследование устройств формирования импульсов и генераторов колебаний на интегральных цифровых элементах

Цель работы.Изучение способов построения и исследования свойств формирователей и генераторов импульсов на интегральных цифровых элементах. Изучение возможностей формирователей с точки зрения получения необходимых длительностей импульсов, частоты следования генерируемых импульсов, а также зависимости их параметров от величин элементов схемы.

Генераторы импульсов

При построении генераторов типа мультивибраторов на основе цифровых ИС используются усилительные свойства инверторов. Чтобы обеспечить возникновение и существование устойчивых автоколебаний, следует исходно вывести инверторы по постоянному току на линейный участок передаточной характеристики – участок между уровнями «нуль» и «единица», где инверторы работают как инвертирующие усилители входного сигнала. После этого остается ввести в устройство положительную обратную связь с помощью одного или двух конденсаторов.

На рис. 3.1 представлена схема генератора импульсов, собранного на двух логических элементах 2И-НЕ. При использовании ТТЛ-инверторов обычно R₁ = 0,2…2 кОм. Если же применяют КМОП-инверторы, это сопротивление может изменяться от нескольких десятков до нескольких сотен килоом. Для того чтобы ограничить токи через защитные диоды логического элемента, вводят сопротивлениеR₂.

Рис. 3.1

Относительно большие входные токи ТТЛ-инверторов препятствуют увеличению сопротивления резистора обратной связи. Поэтому для получения низкочастотных импульсов приходится применять большие емкости С. Для снижения емкости можно дополнить входной инвертор мультивибратора эмиттерным повторителем, как это показано на рис. 3.2. В эмиттерной цепи транзистора следует применить резистор. В КМОП схемах.

Рис. 3.2

Формирователи импульсов заданной длительности

На рис. 3.3 показан одновибратор, построенный на ИС. Изображенная схема формирователя импульсов, длительность которых определяется временем одновременного действия единичных сигналов на втором логическом элементе. Это время складывается из времени задержки прохождения сигналов через схему логического умножения (первый логический элемент) и времени задержки, определяемой величиной RC.

Рис. 3.3

Другая схема одновибратора изображена на рис. 3.4. Собственно одновибратор выполнен на двух элементах 2И-НЕ, С₂,R₂иR₃. ЦепочкаС₁иR₁является формирователем коротких входных импульсов, запускающих одновибратор.

Рис. 3.4

Программа работ

1. Проверить работоспособность логических элементов по таблице истинности.

2. Собрать схему, изображенную на рис. 3.1, с параметрами:

• С = 15 нФ,R₁ = 15 кОм,R₂ = 6,8 кОм,Е_п = 5 В. Зарисовать осциллограммы импульсов в точкаха,b, U_вых, соответственно расположив их;

• С = 0,5 мкФ,R₁ = 15 кОм,R₂ = 6,8 кОм,Е_п = 5 В. Зарисовать осциллограммы импульсов в точкаха,b, U_вых, соответственно расположив их.

3. Собрать схему, изображенную на рис. 3.2, с параметрами:

• С = 15 нФ,R = 33 кОм,R_э = 10 кОм,Е_п = 5 В.Зарисовать осциллограммы импульсов в точках а, b, с, U_вых, соответственно расположив их;

• С = 15 нФ,R = 51 кОм,R_э = 10 кОм,Е_п = 5 В.Зарисовать осциллограммы импульсов в точках а, b, с, U_вых, соответственно расположив их.

4. Собрать схему, изображенную на рис. 3.3, с параметрами:

• С = 15 нФ,R = 12 кОм,Е_п = 5 В,f_вх = 1 кГц. Зарисовать осциллограммы импульсов в точкаха, b, U_вых, соответственно расположив их;

• С = 15 нФ,R₁ = 1 кОм,Е_п = 5 В,f_вх = 1 кГц. Зарисовать осциллограммы импульсов в точкаха, b, U_вых, соответственно расположив их.

5. Собрать схему, изображенную на рис. 3.4, с параметрами:

• С₁ = 1 нФ,R₁ = 2,2 кОм,С₂ = 1 нФ,R₂ = 6,8 кОм,R₃ = 2 кОм,R₄ = 200 Ом,Е_п = 5 В,f_вх = 1 кГц. Зарисовать осциллограмму, импульсов в точкаха, b, с, U_вых, соответственно расположив их.