Глава 1. Укоротители импульсов на илэ

В настоящее время для укорачивания прямоугольных импульсов по длительности широко применяются ИМС. Принцип работы укоротителя с использованием интегральных микросхем основан на временной задержке перепада напряжения.

С труктурная схема формирователя с элементом задержки приведена на рис. 5.1.

Сигнал на выходе элемента DD1 перед поступлением на вход элемента DD2 задерживается на время . \

Срабатывание элемента DD2 происходит только при наличии двух сигналов, в данном случае U_ВХ1 и U_ВХ2.

В зависимости от необходимой длительности выходного импульса нашли распространение два варианта укоротителей:

• без RC-элемента;

• с RC-элементом.

Для получения импульсов малой длительности (единицы мкс) используются укоротители без RC-элемента. Одна из схем такого формирователя выходного сигнала показана на рис. 5.2.

П ринцип действия такого формирователя импульсов основан на суммировании временной задержки. После прохождения сигнала от элемента к элементу перепад напряжения меняется по фазе и задерживается на время задержки t_ЗАД. Число элементов i в схеме должно быть нечётным, чтобы на последний элемент (DD6) сигналы поступали с разными фазами.

Временные диаграммы работы формирователя показаны на рис. 5.3.

В исходном состоянии , . Время задержки перепада напряжения на выходе элемента DD1 будет t_ЗД. После прохождения прямого перепада входного сигнала через этот элемент через время t_ЗД фаза сигнала изменится на противоположную и сигнал принимает значение . Через интервал на выходе элемента DD2 появляется положительный перепад, напряжение на выходе элемента DD2 принимает значение . Каждый элемент через интервал времени t_ЗД изменяет фазу сигнала на противоположную. Таким образом, на выходе формируется импульс, длительность которого

_,

где - среднее время задержки элемента при его включении t¹⁰ и выключении t⁰¹;

i – число ИЛЭ, обеспечивающих задержку импульса.

В схемах вычислительных устройств находят применение укоротители длительности импульсов на триггерах (рис. 5.4). Число логических элементов в цепи обратной связи определяет длительность выходного импульса. Как и в предыдущей схеме без RC-цепи, число логических элементов обязательно должно быть нечётным.

Если требуется получить выходной сигнал по длительности , то число элементов задержки может получиться очень большим. Тогда строится схема укоротителя импульсов по длительности с RC-элементом. Такой укоротитель может быть реализован по схеме, в которой при формировании выходного импульса имеет место зарядка или разрядка конденсатора.

В качестве примера на рис. 5.5а) приведена принципиальная

схема формирователя, а на рис. 5.5б) идеализированные временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. Идеализация заключается в предположениях идеализированной передаточной характеристики элементов И–НЕ: отсутствия задержек в элементах , выходные сопротивления элементов , входные сопротивления элементов . Элемент задержки собран на RC-цепи, ограничивающей верхние частоты.

В исходном состоянии (t=t₀) , элементы DD1 и DD2 закрыты, на их выходах имеют место высокие уровни напряжения («1»), конденсатор C будет заряжен через большое выходное сопротивление элемента DD1 до напряжения . При t=t₁ на вход DD1 поступает положительный перепад напряжения, элементы DD1 и DD2 переключаются в состояние «0», конденсатор С начинает разряжаться через резистор R и выходную цепь элемента DD1. В момент t=t₂, когда напряжение на конденсаторе достигнет значения , элемент DD2 переключается в состояние «1».

Таким образом, на выходе формируется прямоугольный импульс, длительность которого определяется временем разрядки конденсатора от уровня до . При подаче на вход отрицательного перепада напряжения ( , момент t₃) восстанавливается исходное состояние формирователя; в процессе восстановления конденсатор заряжается до уровня . Длительность выходного импульса находится согласно выражению:

или , так как .

Длительность импульса можно регулировать изменением сопротивления резистора R_ОГР (рис. 5.5).

Длительность восстановления равна . Для сокращения длительности восстановления резистор R можно шунтировать диодом VD: зарядка конденсатора С будет происходить выходным током элемента DD1 и через диод VD. Однако при этом возможна перегрузка элемента DD1, то есть выходной ток элемента может превосходить допустимое значение , поэтому целесообразно последовательно с диодом включить ограничивающее сопротивление .