
- •Раздел 3 цифровые и импульсные электронные устройства
- •Устройства для формирования цифровых сигналов
- •Аналоговый компаратор
- •Триггер Шмитта
- •Параметры компараторов
- •Генераторы импульсных сигналов
- •Генераторы прямоугольных импульсов
- •Симметричный мультивибратор в режиме автоколебаний
- •Несимметричный мультивибратор времени автоколебаний
- •Ждущий мультивибратор (одновибратор)
- •Генераторы линейного изменяющегося напряжения (глин)
- •Аналого-цифровые (ацп) и цифроаналоговые (цап) преобразователи
- •Аналого-цифровые преобразователи (ацп или adc)
- •Устройство выборки и хранения (увх)
- •Цифро-аналоговые преобразователи (цап или dac)
- •Параметры ацп и цап
Аналоговый компаратор Триггер Шмитта Параметры компараторов Генераторы импульсных сигналов Несимметричный мультивибратор времени автоколебаний Ждущий мультивибратор (одновибратор) Генераторы линейного изменяющегося напряжения (ГЛИН) Аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи Аналого-цифровые преобразователи (АЦП или ADC) Устройство выборки и хранения (УВХ) Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП или DAC) Параметры АЦП и ЦАП
Раздел 3 цифровые и импульсные электронные устройства
Устройства импульсной и цифровой электроники существенно отличается от устройств аналоговой электроники видом используемых сигналов (цифровые сигналы) и приёмами проектирования. Цифровой сигнал может принимать два значения (высокого уровня и низкого уровня). Устройства, работающие с цифровыми сигналами, называются цифровыми. Цифровыми сигналами сигналом представляются двоичные числа. Элементами сигнала являются нуль(0) и единица(1). Цифровой сигнал может быть потенциальным или импульсивным:
Элементами потенциального уровня (рисунок а)) являются потенциалы уровней u0 и u1. Каждый уровень остаётся неизменным в течении тактового интервала. Потенциалу u1 соответствует 1, потенциалу u0 — 0. Элементами импульсивного сигнала (рисунок б)) являются импульсы неизменной амплитуды и их отсутствие. Импульс представляет 1, а отсутствие импульса представляет 0. Обоим цифровым сигналам, изображённым на рисунке, соответствует двоичное число: 10011010. В природе практически все сигналы аналоговые, которые чувствительны к действию паразитных сигналов — шумов, наводок, помех. В отличии от аналоговых, цифровые сигналы, имеющие всего два разрешённых уровня, защищены от действий паразитных сигналов гораздо лучше. Для преобразования аналоговых сигналов в цифровые применяются специальные схемы, например АЦП.
Устройства для формирования цифровых сигналов
Для получения цифровых уровней, соответствующих логической 1 и логическому 0 применяют специальные схемы.
Аналоговый компаратор
Компаратор предназначен для сравнения аналоговых сигналов: входного (измеряемого) Uх и опорного (Uоп). В момент равенства сигналов Uх = Uоп напряжение Uвых резко изменяются. До момента t1 Uоп > Uх и Uвых =U+нас. В момент t1 Uх ≥ Uоп и Uвых=U-нас. В момент t2 вновь наступает Uоп ≥ Uх и Uвых=U+нас. Пунктиром показано характеристика идеального компаратора, у которого переключение происходит мгновенно при Uх= Uоп. Сплошная линия соответствует реальному компаратору, у которого переключение происходит с запаздыванием относительно t1 и t2. Для получения на выходе компаратора цифровых уровней, соответствующих логическому нулю (0) и логической единицы (1), вводят ограничитель, состоящий из диодов VД1 и VД2.
Напряжение на открытом диоде около 0,7 В. По этому напряжение на выходе не может быть выше 5,7 В ( при Uвых > 0 и открыт VД1). И ниже — 0,7 В (при Uвых < 0 и открыт VД2). Однако рассмотренные схемы компараторов отличаются низкой помехозащищённостью. Указанный недостаток устраняется при введении в схему положительной обратной связи.
Триггер Шмитта
Компаратор, уровни включения и выключения которого не совпадают, называют триггером Шмитта. Резисторами R2 и R4 введена положительная обратная связь. Напряжение в точке А равна сумме напряжений Uоп и Uос. Напряжение Uос=(U’вых*R2)/(R2+R4) Когда U’вых = U+нас напряжение в т. А равно напряжению срабатывания Uсраб = Uоп + Uос. Когда U’вых = U-нас напряжение в т. А равно напряжению отпускания Uотп = Uоп — Uос. За счёт положительной обратной связи компаратор обладает гистерезисом (рис в): переходы Uвых от одного уровня к другому происходят при разных входных напряжениях (Uсраб, Uотп.) Если амплитуда помехи меньше разности Uсраб — Uотп, то сложного срабатывания не будет (устраняется «дребезг»). Напряжение на выходе Uвых изменяются от уровня логической 1 до уровня логической 0.