13.6. Генератори на логічних елементах

Л огічні елементи можуть бути застосовані для створення генераторів прямокутних імпульсів. Можлива побудова генератора на двох інверторах (рис. 13.11, а). Робота такого генератора пов'язана з повторюваними процесами зарядки і розрядки конденсатора.

Рис. 13.11. Генератори прямокутних імпульсів на логічних елементах із двома часозадаючими RC-колами (а) і одиночних перепадів напруги (б)

Припустимо, що в момент подачі напруги живлення встановлюється високий потенціал точки Г. Оскільки конденсатори не були заряджені, починається процес зарядки конденсатора С2. Струм зарядки проходить по резисторі R1. Встановлюється високий потенціал точки А на вході елемента DD1, і близький до нуля потенціал точки Б на його виході. З часом струм зарядки і напруга на резисторі R1 зменшуються. Логічний елемент DD1 переключається. Встановлюється високий потенціал точки Б, відбувається переключення елемента DD2, йде зарядка конденсатора С1 і розрядка конденсатора С2.

В міру зарядки конденсатора С1 потенціал точки В понижується. Коли напруга на резисторі R2 зменшується до визначеного рівня, відбувається переключення елементів. Зміна станів виходів інверторів повторюється через визначені інтервали часу, що залежать від сталих часу R₁C₁ і R₂C₂.

Для переключення пристроїв на логічних елементах на їхні входи подаються перепади напруг. Вони повинні відбуватися за короткий проміжок часу і без яких-небудь коливань напруги. Застосовувати для цієї мети звичайні ключі не приходиться, тому що під час замикання ключа багаторазово повторюються замикання і розмикання кола, названі «дребізгом контактів». Для ручного керування пристроями призначений генератор одиночних перепадів напруги, що є власне кажучи RS- тригером (рис. 13.11, б). Перше ж замикання контактів ключа забезпечує установку тригера в стани Q=0, =1. Виникаючі надалі розриви в контактах відповідають подачі на вхід R тригера логічної 1, що не викликає його переключення. На виході відзначається єдиний перепад напруги.

Можливе утворення генератора тільки з одним часозадаючим колом на базі трьох інверторів (рис. 13.12, а). Якщо в момент включення джерела живлення встановлюється високий потенціал точки Г, конденсатор заряджається через резистор R і вихідне коло елемента DD2. Відбувається підвищення потенціалу точки А, через якийсь час установлюється низький потенціал точки Б і відбувається переключення всіх інверторів. Високим стане потенціал точки В. Конденсатор почне розряджатися через резистор і вихідне коло елемента DD3. Такі переключення будуть повторюватися.

У генераторах на елементах ТТЛ опір встановлюваних на входах елементів резисторів не повинен перевищувати 2 кОм. Для створення генераторів з малою частотою повторення імпульсів приходиться використовувати конденсатори великої ємності. Шляхом заміни резисторів електронними ключами цих труднощів вдається уникнути. У випадку такої заміни генератор з опором резисторів у колі зарядки і розрядки конденсатора в сотні кілоом може бути побудований на двох інверторах (рис. 13.12, б).

Рис. 13.12. Генератори прямокутних імпульсів з одним часозадаючим колом (а) і з транзисторним ключем на вході (б)

Конденсатор генератора заряджається через резистори Rl, R2. Коли напруга на конденсаторі достатня для відмикання транзистора, відбувається з'єднання входу елемента DD1 через відкритий транзистор із загальним проводом і на його вході встановлюється напруга низького рівня. Конденсатор розряджається, а потім полярність напруги на ньому міняється на протилежну. У процесі перезарядження конденсатора струм проходить через перехід база — емітер транзистора. Від опорів резисторів Rl і R2 залежить довжина імпульсів.

Відомі інші варіанти схем генераторів на логічних елементах.