Лекция №29-30 схемотехника обслуживающих элементов Генераторы и формирователи импульсов

В ЭВМ применяются кварцевые генераторы.

На базе цифровых устройств могут быть сконструированы различные генераторы импульсов.

Генераторы бывают:

1. прямоугольных сигналов (в том числе автоколебательные мультивибраторы и блокинг-генераторы);

2. линейно изменяющихся сигналов;

3. гармонических сигналов;

4. специальной формы;

5. шума.

В ЭВМ генераторы используются в качестве источника тактовых частот. На логических ИС можно собрать генератор, который будет регулировать как частоту, так и длительность выходных импульсов.

На рисунках ниже приведены принципиальные схемы генераторов прямоугольных импульсов.

Рис. 17.1 Принципиальные схемы генераторов прямоугольных импульсов

В данной схеме длительность импульсов можно регулировать резистором R₂. При этом скважность изменяется от 1,5 до 3. Частоту генератора можно регулировать резистором R₁ в пределах от 8 до 125 кГц при с=0,1мкФ и R₁=510 Ом.

Изменение частоты в широких пределах (до 50 тыс. раз) обеспечивает устройство-генератор, собранное на ИС К176ЛА7, где f_пит0,25 Гц.

Длительность импульсов регулируют резистором R₁, а частоту можно определить по формуле:

F=1/2R₁C₁,

где f – частота, R₁ –Ом, C₁ – ф.

Рис. 17.2 Схема генератора

Эту схему генератора или моделирования не EWB можно использовать МС 4009, где в одном корпусе собраны 6 инверторов, либо на базе МС И-НЕ (7400).

При этом используются следующие обозначения:

1. Входные цепи – 11, 12, 13, 14, 15, 16;

2. Соответствующие выходы – 01, 02, 03, 04, 05, 06;

3. Входы для подключения источников питания VDD+, VSS – или же ;

4. Неиспользованные входы МС – not connection (свободные входы).

Микросхемы И-НЕ имеют следующие обозначение:

1. Входы А, В, 1А, АВ, 2А, 2В, 3А, 3В, 4А, 4В;

2. Выходы 1Y, 2Y, 3Y, 4Y;

3. Питания VCC+, GND-.

В других микросхемах применяются также следующие обозначения:

VPP(+) (программируемое напряжение);

VCC(+);

VDD(+) (цифровое напряжение);

VSS(-);

NC – not connection (свободный выход).

Рис. 17.3 Микросхемы И-НЕ, НЕ

Формирователи импульсов

Предназначены для получения импульсов определенной формы и длительности.

Эти сигналы (импульсы) используют в ЭВМ для сброса счетчиков, в качестве импульса синхронизации при записи информации в регистры и т. д.

Аналогично генераторам, формирователи импульсов также можно собрать на логических элементах ИС, где выходной сигнал можно формировать:

• по переднему фронту входного импульса;

• по срезу (заднему фронту);

• по переднему фронту и срезу входного сигнала.

Рис. 17.4 Временные диаграммы

Очевидно, что в зависимости от конкретных требований могут быть использованы те или иные формирователи.

В настоящее время разработано множество формирователей на ИС. Например, на ИС серии 155 разработаны формирователи К155АГ1 и К155АГ3. В одном корпусе К155АГ3 соединяются два одновибратора.

Рис. 17.5 Формирователи

Временные диаграммы одновибратора К155АГ3

Рис. 17.6 Временные диаграммы одновибратора К155АГ3

Варианты подключения внешних времязадающих элементов приведены на рисунке выше.

Одновибратор запускается либо отрицательным перепадом входного сигнала на входе А при высоком уровне на входах В и R, либо положительным перепадом напряжения на входе В при низком уровне на входе А и высоком на входе R. Длительность импульса t_u1 определяется постоянной времени времязадающей цепи, но может быть уменьшена за счет подачи на вход R напряжения низкого уровня при t_u2 < t_u1.