- •146 Цифровая схемотехника Конспект цифровая схемотехника
- •2. Формирователи прямоугольных импульсов
- •10. Программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы.
- •1.2 Прохождение импульсов через rc-цепи.
- •1.2.1 Напряжение и ток в rc-цепях под воздействием единичного скачка.
- •1.2.2 Дифференцирующая (укорачивающая) и разделительная rc-цепи.
- •1.2.3 Реальные rc-цепи при импульсном воздействии.
- •1.3 Фиксаторы уровня в дифференцирующих rc-цепях.
- •1.4 Интегрирующие rc-цепи.
- •Погрешности интегрирующей цепи:
- •2. Формирователи прямоугольных импульсов
- •2.1 Диодные ограничители последовательного и параллельного типа.
- •2.2 Линейные модели транзистора в режиме большого сигнала.
- •2.3 Расчет транзисторных ключей.
- •2.4 Транзисторный усилитель ограничитель.
- •2.5 Динамические характеристики транзисторных ключей.
- •3. Мультивибраторы
- •3.2 Транзисторный мультивибратор. Принцип действия, осциллограм-мы работы мультивибратора
- •3.3 Расчет периода колебаний мультивибратора
- •3.4 Регулировка частоты, термостабилизация и улучшение формы выходного напряжения мультивибратора.
- •3.5 Транзисторный одновибратор. Принцип действия, осциллограммы.
- •4. Потенциальные логичекие элементы
- •4.2 Диодная логика. Логика «и»
- •Логика «или»
- •Недостатки диодной логики: схемы критичны к внутреннему сопротивлению источников эдс (), обладают нестабильными уровнями логического «0» и «1».
- •4.3 Диодно-транзисторная логика (дтл)
- •4.4 Транзистор-транзисторная логика (ттл)
- •4.5 Логические элементы на моп и кмоп-структурах.
- •5.1 Мультивибраторы на потенциальных логических элементах.
- •5.2 Одновибраторы на потенциальных логических элементах.
- •5.2 Одновибраторы на потенциальных логических элементах.
- •Расчет длительности импульса одновибратора.
- •6.1 Кодирование временных интервалов.
- •6.2 Кодирование напряжение.
- •6.3 Аналогово-цифровые преобразователи (ацп). Основные характеристики и параметры.
- •6.3.1 Ацп на параллельных компараторах;
- •6.3.2 Ацп поразрядного кодирования.
- •6.4 Цифро-аналоговые преобразователи (цап). Структура, основные характеристики и параметры.
- •6.4.1 Взвешенная схема, управляющая напряжением.
- •6.5 Устройство выборки хранения.
- •7.1 Общая характеристика и принципы построения глин.
- •7.2 Автоколебательные глин на транзисторах.
- •7.3 Ждущие глин на транзисторах.
- •7.4 Глин на оупт.
- •8.2 Автоколебательный блокинг-генератор.
- •8.3 Ждущий блокинг-генератор.
- •8.4 Синхронизация блокинг-генератора.
- •9.1 Оперативные запоминающие устройства (озу) с произвольным доступом.
- •9.2 Статические и динамические зу.
- •9.3 Построение плат памяти.
- •9.4 Программируемые запоминающие устройства (пзу).
- •10. Программируемые логические матрицы, программируемая матричная логика, базовые матричные кристаллы.
- •10.2 Программируемые логические матрицы (плм).
- •10.2.1 Схемотехника плм
- •10.2.2 Подготовка задачи к решению с помощью плм
- •10.2.3 Программирование плм
- •10.2.4 Упрощенное изображение схем плм
- •10.2.5 Воспроизведение скобочных форм переключательных функций
- •10.2.6 Наращивание (расширение) плм
5.1 Мультивибраторы на потенциальных логических элементах.
5.2 Одновибраторы на потенциальных логических элементах.
5.1 Мультивибраторы на потенциальных логических элементах.
Переходные процессы, определяющие частоту и период колебаний в мультивибраторах на транзисторах, операционных усилителях, логических элементах, аналогичны. Структурно они также строятся по схемам: 2 транзистора по схеме ОЭ или 2ЛЭ с отрицанием типов И-НЕ, ИЛИ-НЕ, включенных последовательно. Мультивибратор имеет два временно устойчивых состояния: один ЛЭ (микросхема) закрыт, другой — открыт и наоборот. Параметры времязадающих RC-цепей определяют частоту мультивибратора.
Мультивибраторы могут работать в следующих режимах:
автогенераторный;
ждущий;
режим синхронизации (работа мультивибратора синхронизирована внешним задающим генератором).
Для построения мультивибраторов на потенциально логических элементах могут использоваться элементы ИЛИ-НЕ, И-НЕ. Для многовходовых элементов неиспользуемые входы объединяют, однако при этом возрастает входная емкость и уменьшается входное сопротивление, либо подключают их для элемента И-НЕ на +Еп, для элемента ИЛИ-НЕ на -Еп (общую шину).
Принципиальная схема мультивибратора на элементах И-НЕ приведена на рис. 5.1. Время формирования импульса и паузы определяется постоянными времени заряда конденсаторов (), разряд происходит через ускоряющие диоды().
Рис. 5.1. Принципиальная схема мультивибратора на ПЛЭ «И-НЕ»
Рассмотрим цепь заряда конденсатора С1: С1 заряжается, когда элемент DD2 находится в состоянии логической «1», при этом элемент DD1 — в состоянии логического «0». Между выходным зажимом DD2 и его общей шиной элемент можно представить электрической моделью в виде источника э.д.с. (см. рис. 5.2.)
Рис.5.2. Модель элемента DD2 в состоянии логической «1»
Здесь Rвых— выходное сопротивление элемента в состоянии логической «1», Е —э.д.с. источника. Для серии К155 Е3,5 В, Rвых100600 Ом.
Цепь заряда конденсатора С1: от +Еп источника э.д.с. через выходное сопротивление элемента DD2 Rвых, конденсатор C1 и резистор R1 на — питания э.д.с. Е.
В момент переключения элемента DD2 в состояние «1», его выходное напряжение UвыхDD2=3,5В (для серии К155) будет приложено ко входу DD1, т.к. в момент коммутации UC1-=0, при этом выходное напряжение элемента DD2 UвыхDD1 падает до 0 В. В мультивибраторе имеет место 1-ое временно устойчивое состояние (DD2 в состоянии логической «1», DD1 – в «0»). По мере заряда конденсатора С1 напряжение на входе DD1 уменьшается и в определенный момент времени достигает порогового уровня Uпор (Uпор1,5В для серии К155), при котором DD1 переключается в состояние логической «1», что соответственно переводит элемент DD2 в состояние логического «0». При этом происходит переход схемы во 2-ое временно устойчивое состояние. В этом состоянии конденсатор С1 разряжается, а конденсатор С2 заряжается. Для цепи разряда С1 (элемент DD2 находится в состоянии логического нуля).
Между выходным зажимом DD2 и его общей шиной его можно представить следующей электрической моделью (см. рис. 5.3.)
Рис. 5.3. Модель элемента DD2 в состоянии логической «0»
Здесь Rвых— выходное сопротивление элемента в состоянии логического «0», Е —э.д.с. источника. Для серии К155 Е0,20,3 В, Rвых100 Ом.
При разряде конденсатора С1 источником э.д.с. в цепи является UС1 (UС1Е=3,5В). Цепь разряда конденсатора от +UС1 через Rвых, противо э.д.с. E и прямое сопротивление диода (R1>>rVD1 и они включены параллельно). Разряд конденсатора происходит быстро, ввиду малой постоянной времени разряда С1 - rVD1, поэтому момент следующего переключения определяется достижением UвхDD2=Uпор. Схема вновь переходит в 1-ое временно устойчивое состояние.
Осциллограммы работы мультивибратора приведены на рис. 5.4.
Расчет длительности импульса и паузы мультивибратора.
Длительность импульса мультивибратора на ПЛЭ рассчитывается по формуле:
Длительность паузы мультивибратора на ПЛЭ рассчитывается по формуле:
Для симметричной схемы R1=R2, C1=C2 и R>>R1вых, получим:
, при
Для обеспечения нормальной работы мультивибратора необходимо выполнить условие , что накладывает ограничения на верхний уровень величины резистораR. При этом (для серии К155) значениеR не должно превышать величины 11,3 кОм.
Существуют мультивибраторы в интегральном исполнении: 218ГФ1(2) — требует согласования уровня, К218ГФ1 — элемент нелинейной ОС, который обеспечивает мягкое возбуждение.
Рис. 5.4. Осциллограммы работы мультивибратора на ПЛЭ