11.2 Управление входами ттл и кмоп
При вводе сигнала от механических ключей, которыми могут быть как обыкновенные кнопки, так и контакты реле, контакты различных датчиков и т.п., возникает дребезг контактов, который может вызывать нежелательные переключения элементов ( например, электронная схема будет воспринимать многократное нажатие кнопки вместо однократного). Типовым решением является использование асинхронного RS-триггера, входы которого через резисторы подключены к шинам питания (рис.11.3).
Рис.11.3. Схема устранения дребезга контактов
При первом же соприкосновении контактов триггер перейдёт в соответствующее состояние и в дальнейшем не будет реагировать на последующие соприкосновения с этим же контактом ( однополюсный ключ не может совершать колебания от одного контакта до другого, только ”есть соприкосновение” – ”нет соприкосновения” с тем же контактом).
При проектировании электронной схемы на ПЛИС имеется большое количество логических элементов, но нет резисторов. В таких схемах для устранения дребезга используют схемы подавления импульсных помех, настроенные на длительность дребезга. Для простейшего случая схема приёма сигнала приведена на рис.11.4.
Рис.11.4. Схема устранения дребезга и подавления коротких импульсных помех в положительном сигнале
В этой схеме на входы схемы совпадения поступает положительный уровень сигнала ( единичный уровень) и он же, только задержанный. Если время задержки больше длительности сигнала, то на выход схемы совпадения такой сигнал не пройдёт. Для устранения дребезга контактов величину задержки устанавливают больше времени наличия дребезга.
11.3 Дискретное управление нагрузкой от элементов ттл и кмоп
В качестве нагрузки электронной схемы могут быть лампы, светодиоды, электромеханические реле, мощные контакторы и пускатели. Если речь идёт об устройствах небольшой мощности, то они могут управляться непосредственно от типовых логических выходов, выходов с повышенной нагрузочной способностью, либо с выходов с открытым коллектором (рис.11.5).
Рис.11.5. Непосредственное управление от типовых логических выходов
Если речь идёт об управлении мощными устройствами, питающимися от цепи постоянного или переменного тока, то необходимо произвести гальваническую развязку цепей и реализовать ступенчатое управление
( например, логический выход управляет маломощным реле по схеме 11.5б, это реле, в свою очередь, управляет более мощным реле и т.д.). Гальваническая развязка осуществляется с помощью реле (рис.11.5б) или с помощью оптронов (рис.11.6).
Рис.11.6. Гальваническая развязка с помощью оптронов
11.4 Передача цифровых сигналов на небольшие расстояния
Наилучшим способом передачи цифровых сигналов на малые и большие расстояния является использование передачи световых сигналов по оптокабелю. Электрический сигнал преобразуется в световой с помощью светодиода или лазера, передаётся по оптокабелю и принимается фотодиодом. При этом естественным образом осуществляется гальваническая развязка и ликвидируется воздействие различного рода электромагнитных помех на длинную линию передачи. Однако в ряде случаев, если имеют место небольшие помехи, используются и более простые решения. Например, на рис.8.7а приведена схема, когда передача сигнала в линию осуществляется выходом с открытым коллектором, а принимается сигнал триггером Шмидта, восстанавливающим фронты сигнала. Для подавления небольшой помехи может быть использован RC фильтр, как это показано на рис.11.7б.
Рис.11.7. Передача сигнала непосредственно с выхода ТТЛ
Более высокую помехоустойчивость можно получить, передавая по витой паре дифференциальный сигнал, который принимает дифференциальный приёмник (рис.8.8).
Рис.11.8. Передача дифференциального сигнала по витой паре
На входе линии связи формируется прямой и инверсный сигналы, которые передаются по ней на дифференциальный приёмник, который воспринимает разность напряжений между входами, которая равна 2Uсигн и не содержит напряжение синфазных помех. В качестве дифференциального приёмника в таком применении наилучшие результаты даёт использование инструментальных усилителей, которые специально разработаны для этого.
Для обеспечения электробезопасности аппаратуры и борьбы с помехами можно использовать гальваническую развязку (рис.11.9).
Рис.11.9. Линия связи с гальванической развязкой
На практике кроме передачи по скрученной паре используют ещё передачу по коаксиальному кабелю (рис.11.10). Особенностью использования коаксиального кабеля является необходимость согласования с его волновым сопротивлением ( резистор 51 Ом на рис.11.10, при волновом сопротивлении кабеля 50 Ом) и специальные формирующие элементы ( например, 8Т23 и 8Т24 ).
Рис.11.10. Приём и передача по 50 – Омному коаксиальному кабелю.