Лекции

сти С1 достигает значения Uос, т.е. Uc1 (t2)=Uос(t2)=+χUвых m (напряжение Uо меняет знак и становится < 0, т.е. Uo= Uoc Uc1 <0). В момент t2 компаратор переключается и Uвых= –Uвых m.

С момента t2 начинается процесс восстановления, а именно: С1 разряжается через R до нуля с постоянной времени Тпер = С1·R. При Uc1 (t3) = 0 открывается диод V1 и шунтирует емкость С1, т.е. в мо-

мент t3 восстановление завершается и одновибратор готов к приходу следующего запускающего импульса. Показано,что длительность

Регулировка длительности импульса может быть осуществлена изменением R и С1 либо изменением соотношения R1/Rос, т.к. в последнем случае меняется Uc1 t2 , а с ним и время, в течение ко-

торого конденсатор С1 заряжается до него.

В связи с низкой помехоустойчивостью схем с ПОС надо, чтобы в исходном состоянии Uос= –Uвых m·χ' было бы выше уровня помех, а амплитуда входного сигнала достаточно большой, чтобы обеспечить переключение компаратора.

4.11.ГЕНЕРАТОРЫ ЛИНЕЙНО-ИЗМЕНЯЮЩЕГОСЯ

НАПРЯЖЕНИЯ НА ОПЕРАЦИОННОМ УСИЛИТЕЛЕ

Генераторы линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН) формируют напряжения пилообразной формы. Применяется последнее очень широко: к примеру для развертки электронного луча, получения временных задержек, модуляции импульсов по длительности и т.д.

Чаще всего для создания линейно-изменяющегося во времени напряжения используют заряд (разряд) конденсатора постоянным

При Uвх=0 под действием Ео > 0 на инвертирующем входе компаратор находится в состоянии отрицательного насыщения, т.е. U'= –Uвых m. Диод V2 открыт, и интегратор формирует линейноизменяющееся (нарастающее) напряжение:

а)

б)

Рис. 4.15

При поступлении входного импульса Uвх>0>Eo компаратор переходит в состояние насыщения U'=Uвых m. Открывается диод V1, и напряжение UГЛИН убывает по линейному закону:

интервале t1 – t2 также линейно нарастает в соответствии с ранее приведенным выражением (4.19). К моментуt2 получим его значение:

т.к. U'= –Uвых m.

а)

б)

Рис. 4.16

В этот момент компаратор переключается, напряжение на его выходе становится равным U'=Uвых m. Скачком же изменяется и Uос. Переключение лавинообразно идет за счет ПОС через R4.

На интервале t2–t3 открыт диод V1, интегратор формирует линейно убывающее напряжение UГЛИН, а поэтому убывает и Uос и в момент t=t3 определяется выражением

В этот момент компаратор вновь переключается и начинается формирование линейно-нарастающего участка UГЛИН и т.д.

Следует обратить внимание на то, что приведенная схема может быть использована в качестве мультивибратора, при этом выходное напряжение надо снимать с выхода компаратора, т.е. использовать в качестве выходного сигнала U'.

Диаграмма, иллюстрирующая работу ГЛИН, представлена на рисунке 4.16, б.

5.ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ

ИЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА

При создании систем обработки и преобразования информации сейчас наиболее широко применяют цифровые методы, которые используют сигналы, близкие по форме к прямоугольным и имеющие лишь два фиксированных уровня: низкий, которому приписывается символ (состояние) «0», и высокий с символом (состоянием) «1». Именно такая форма сигналов используется при описании так называемых логических сообщений. То есть переменные здесь принимают значения «1» или «0».

5.1.ОСНОВНЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЯ

«Логическими сообщениями» называют такие сообщения, истинность или ложность которых может быть оценена однозначно! (Студент присутствует на занятии; свет включен и т.д.)

O,если А ложно, где А логическое сообщение

Логическая функция А=

1, если А истинно

Математически логические сообщения описываются с помощью «логических функций». Логическая функция принимает значение «1», если логическое сообщение истинно, и «0», если оно ложно.

Однако на практике важны не только сами логические сообщения, но и связи, которые существуют между ними, к примеру: аудитория освещена, если включен рубильник, имеются лампочки в светильниках и напряжение в сети.

Для математического описания связей между логическими сообщениями и соответствующими им логическими функциями введены так называемые «логические операции». Существует три основных типа логических операций.

5.1.1. Операция«НЕ» (логическое отрицание,или «инверсия»)

Обозначается эта операция так: F A, где А – инверсия от сообщения или функции А. Определяется эта операция с помощью так называемой таблицы истинности (табл. 5.1).

Рис. 5.1

На рисунке 5.1 приведены обозначение логического элемента «НЕ» (а); временные диаграммы сигналов (б) и пример реализации (в).

5.1.2. Операция «ИЛИ» (логическое сложение, или дизъюнкция)

Обозначается эта операция, если есть две логические функции, следующим образом: F=A+B либо F=A\/В (читается А или В). Определяется эта операция с помощью таблицы истинности (табл. 5.2). Как это хорошо видно, F=1, если хотя бы одна из логических функций (независимых переменных – аргументов) равна единице (к примеру, лекция состоится в присутствии всех студентов или не всех).

Таблица 5.2

Рис. 5.3

Приведенные схемы реализации логических элементов «НЕ», «ИЛИ», «И» являются лишь одними из простейших вариантов. На практике они могут быть построены на различных полупроводниковых приборах, ИМС, гидравлических, пневматических и др. элементах. Предпочтительной по ТЭО является реализация на ИМС. Логические ИМС базируются на нескольких схемных решениях, т.е. на нескольких типах логики. Ниже рассмотрим некоторые из них.

5.2.ТИПЫ ЛОГИЧЕСКИХ МИКРОСХЕМ

Логические ИМС выпускаются в виде серий (наборов) элементов, обеспечивающих выполнение множества логических операций. В основе каждой серии лежит схемное решение так называемого основного логического элемента, на базе которого создаются более сложные схемы. Чаще всего в качестве базового выбирается элемент «И-НЕ» (штрих Шеффера), реже – «ИЛИ-НЕ» (стрелка Пирса). Их обозначения приведены соответственно на рисунке 5.4, а и б, а таблицы истинности соответственно в таблицах

5.4 и 5.5.

а) б)

Рис. 5.4