Глава 2. Расширители импульсов на илэ

Для изменения формы импульсов по длительности используются различные методы, но в интегральной микросхемотехнике в основном нашли распространение два:

• схемы ждущих мультивибраторов;

• формирователи с использованием триггера и элемента задержки.

На рис. 5.6 изображена схема расширителя импульсов по

длительности с RS-триггером и элемент задержки с RC-цепью.

а) б)

Рис. 5.6. Структурная схема расширителя импульсов по длительности с RS-триггером

длительности (а) и схема элемента задержки (б)

Такие схемы по основным показателям лучше ЖМВ с времязадающей цепью в петле обратной связи (см. рис. 4.16). Основу расширителя составляет формирователь прямоугольных импульсов с элементом задержки (эта часть схемы на рисунке

обведена пунктиром).

В исходном, устойчивом состоянии расширителя триггер на элементах DD2 и DD3 находится в состоянии: , , то есть, в триггере на выходе Q имеет место низкий потенциал U⁰, на выходе – высокий потенциал U¹. Действительно, на входах элемента DD2 действуют, как видно из схемы рис. 5.6а), взаимно инвертированные сигналы; если на одном входе «0», то на другом «1» и, следовательно, и .

В момент t=t₁ на вход схемы поступает короткий отрицательный запускающий импульс низкого уровня «0», под действием которого через время в триггере на выходах устанавливаются состояния и , а по истечении времени 2 устанавливаются напряжения и . Положительный перепад напряжения на выходе Q переключает элемент DD1, и его выходной потенциал становится равным . Отрицательный перепад напряжения с выхода элемента DD1 поступает на вход элемента задержки и на его выходе в течение времени 2 сохраняется временно устойчивое состояние триггера ( , ).

По истечении времени t_ЗД, то есть в момент t=t₂, отрицательный перепад напряжения с выхода элемента DD1 поступает на R-вход триггера, в результате чего триггер переключается через время 2t_ЗД в состояние , .

Временные диаграммы работы расширителя приведены на рис. 5.7.

Как видно из временных диаграмм, на выходах Q и триггера соответственно формируются прямоугольные импульсы длительностью . Если элемент задержки выполнен на RC-элементах, то длительность выходного импульса определяется разрядкой конденсатора до значения напряжения элемента DD2 (разрядка конденсатора С осуществляется через открытый по выходу элемент DD1), когда элемент DD2 находится в закрытом состоянии) и определяется согласно выражению, аналогичному для схемы ЖМВ и имеет вид:

.

Длительность восстановления в схеме с RC-цепью определяется зарядкой конденсатора, когда элемент DD1 закрыт.

Н аличие элементов резистора R_ОГР и диода VD оказывает аналогичное влияние, такое же, как и в рассмотренной схеме укоротителя, то есть осуществляется существенное уменьшение времени восстановления.

Расширители на RS-триггерах обладают рядом достоинств по сравнению с мультивибраторами с RС-цепью в цепи обратной связи, работающими в ждущем режиме:

1) времязадающая RС-цепь непосредственно не связана ни с одним из выходов схемы формирователя, и подключение нагрузки к любому из них практически не влияет на стабильность длительности формируемого импульса;

2) на обоих выходах формируются импульсы, форма которых близка к прямоугольной;

3) отсутствуют нежелательные выбросы напряжения в выходном сигнале; особенно важно отсутствие отрицательных выбросов, так как режим работы большинства логических элементов не допускает отрицательных бросков напряжения.

Часть вторая

ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ ИМПУЛЬСОВ

НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

1. Цель работы

Изучение способов формирования прямоугольных импульсов заданной длительности (схемы укорочения и удлинении импульсов) с использованием ИМС различных серий к исследование переходных процессов в схемах формирователей.