- •0.Вступ
- •1. Математичні основи цифрової техніки
- •1.1 Відображення інформації у цифровій техніці
- •1.2 Перетворення числової інформації
- •1.3 Двійкова арифметика
- •1.4 Основні поняття та закони бульової алгебри
- •1.5 Властивості логічних функцій
- •1.6 Форми зображення логічних функцій
- •1.7 Мінімізація логічних функцій
- •1.8 Структурна реалізація логічних функцій
- •1.9Загальні відомості про цифрові автомати
- •1.10 Різновиди цифрових автоматів та особливості їх функціонування
- •1.11Загальні питання синтезу цифрових автоматів
- •2.Схемотехніка цифрових елементів
- •2.1 Види цифрових сигналів, та способи їх передачі
- •2.2 Класифікація цифрових елементів
- •2.3Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем
- •2.4 Порівняльні характеристики цифрових мікросхем
- •2.5Схеми логічних елементів
- •2.6 Елементи з розширеними функціональними можливостями
- •2.6.1 Cинтезовані логічні елементи
- •2.6.2Логічні елементи з відкритим колектором
- •2.6.3Тристановий драйвер
- •2.7 Інтерфейсні мікросхеми
- •2.8Узгоджувачі рівнів
- •2.9 Завадостійкість цифрових пристроїв
- •2.10 Імпульсні схеми на цифрових елементах
- •2.10.1 Формувачі
- •2.10.2Генератори
- •3.Пристрої для перетворення цифрової інформації
- •3.1Шифратори та дешифратори
- •3.2Мультиплексори та демультиплексори
- •3.3Синтез комбінаційних пристроїв на дешифраторах
- •3.4Синтез комбінаційних пристроїв на мультиплексорах
- •3.5Перетворювачі кодів
- •3.6Арифметичні пристрої
- •3.6.1Арифметичні суматори
- •3.6.2Цифрові компаратори
- •3.6.3Арифметико-логічні пристрої
- •3.6.4Програмовані логічні матриці
- •Контрольні запитання по розділу
- •4.Послідовнісні пристрої
- •4.1Особливості функціонування послідовнісних пристроїв
- •4.2Особливості синтезу послідовнісних пристроїв
- •4.3Тригер – найпростіший зaпам’ятовувальний пристрій
- •4.3.1Загальна структура та класифікація тригерів
- •4.3.2Рiзновиди тригерів
- •4.4 Регістри
- •4.4.1 Регістри пам’яті
- •4.4.2Регістри зсуву
- •4.5 Лічильники
- •4.5.1 Класифікація лічильників
- •4.5.2Лічильники з послідовним переносом
- •4.5.3Реверсивні лічильники
- •4.5.4Лічильники з довільним модулем лічби
- •4.5.5Кільцеві лічильники та лічильники Джонсона
- •4.6Контрольні запитання по розділу
- •5.Інтегральні запам'ятовувальні пристрої
- •5.1Загальні відомості
- •5.2Оперативні запам'ятовуючі пристрої
- •5.2.1Статичні запам'ятовувачі віс озп
- •5.2.2Динамічні запам'ятовувачі віс озп
- •5.2.3Принцип побудови і структура віс озп
- •5.3 Принцип побудови і структура пзп
- •5.4Електрично перепрограмовувані пзп
2.10.2Генератори
Генератори імпульсних сигналів (ГІС) займають визначальне місце у сучасних цифрових та мікропроцесорних пристроях. Це задаючі генератори тактової частоти, стробуючі або строб-генератори (з періодичною установкою початкової фази), синхронізуючі генератори, генератори серії з п-прямокутних імпульсів, генератори поодиноких імпульсів (очікувальний генератор або обдновібратор), тощо.
Одновібратор, або очікувальний генератор, переходить із стійкого стану рівноваги у квазістійкий (тобто у другий тимчасовий стійкий стан) тільки після подачі на його вхід запускаючого короткочасного імпульсу. Тривалість сформованого на виході сигналу залежить від величини сталої часу часозадаючого кола, тобто добутку RС і не залежить від тривалості запускаючого імпульсу, за умови якщо запускаючий імпульс коротший за сформований.
На рис. 2.20 показано схему одновібратора та часові діаграми напруг.
Рис. 2.22 Схема одновібратора та його часові характеристики
Схема має два ЛЕ-2І-НЕ та інвертор НЕ. Останній забезпечує додатний зворотний зв’язок і служить як буферний підсилювач щодо навантаження. У початковому стані Х=1 і тому на вході інвертора напруга UR низького рівня. При цьому конденсатор С не заряджений. Як тільки X=0, виникає додатний перепад напруги на виході ЛЕ, який у міру заряду конденсатора приводить до зменшення UR за експоненціальним законом. При досягненні UR рівня порогової напруги Un Інвертора на виході Y=1. Це викличе на виході 2І-НЕ низький (нульовий) рівень напруги, який швидко розрядить конденсатор С через відкритий діод VD i вихідний транзистор ЛЕ 2І-HЕ. Отже, одновібратор повернеться у свій початковий стійкий стан. Тривалість сформованого iмпульсу визначається величиною RС як tiRC при обмеженому виборі номіналу R для випадку ТТЛ - межах І00...500 Oм. Одновібратори не забезпечують високої точності формування часових імпульсів, на що треба зважати при проектуванні. Надмірне зловживання одновібраторами вважається „поганим смаком” проектувальника.
Мультивібратор - це автоколивальний генератор прямокутних імпульсів заданої тривалості, частоти, амплітуди та полярності. Принцип побудови мультивібратора на ЛЕ полягає в тому, що його робочими ЛЕ є два інвертори, які ввімкнені у коло перехресного додатного зворотного зв’язку (вихід першого з’єднаний із входом другого, а вихід другого - із входом першого). Ці інвертори утворюють схему, що здатна самозбуджуватись, тобто регенерувати. За рахунок ввімкнення часозадаючих ланок в колі прямого та зворотного зв’язку поряд з регенеративними процесами у схемі відбуваються також і релаксаційні процеси. За таких умов на виході мультивібратора виникають релаксаційні коливання певної амплітуди та частоти.
Н
Рис. 2.23 Мультивібратор
Як тільки напруга на вході верхнього інвертора досягне порогового рівня спрацювання (для ДЕ ТТЛ Un=1,З...1,5 В), стан цього інвертора зміниться на протилежний (Y=0), що зразу приведе до стану на виході нижнього інвертора. Тепер до верхньої обкладки конденсатора через резистор R буде прикладено низький, а до нижньої - високий рівень напруги. Отже, конденсатор С почне перезаряджатися і при досягненні порогової напруги Un верхній інвертор знову змінить свій стан. Таким чином, релаксаційний процес протягом одного періоду коливання регенераторно змінює свій напрям два рази.
О
Рис. 2.24 Регулятор
щілинності
У тих випадках, коли потрібно окремо регулювати тривалість імпульсу і паузи, тобто регулювати коефіцієнт заповнення або щілинність генерованих імпульсів, замість резистора R можна застосувати регульований двополюсник, який зображено не рис. 2.22. За його допомогою утворюються iмпульси типу "меандр" при середньому положенні . повзунка потенціометра R2, а при зміні його положення можна задати потрібний коефіцієнт для фіксованого періоду вихідних імпульсів.
Кварцовий генератор забезпечує високу стабільність частоти f/f106…10-10 за рахунок таких особливих властивостей кварцового резонатора (BQ) як його висока добротність та температурна стабільність на власній резонансній частоті. Такий генератор широко застосовується там, де потрібно мати точне значення частоти протягом тривалого часу.
Н
Рис. 2.25 Кварцовий
автогенератор
Генератор лінійно-змінної напруги, найпростіша схема якого зображена на рис. 2.24,а, також належить до релаксаційних ГІС, бо має часозадаюче RC-коло, яке кероване розрядним ключем-інвертором. Функцію останнього у даній схемі виконує ЛЕ з відкритим-колектором.
Рис. 2.26 Генератор лінійно-змінної напруги
Як видно з рис. 2.24, при Х=0 вихідний транзистор ЛЕ закритий і конденсатор С заряджається струмом джерела напруги Е через опір R2. Вихідна напруга припиняє зростати у момент подання вхідного імпульсу, тобто при X=1. Отже, період генерування лінійно-змінної напруги задається періодом запускаючих імпульсів. Швидкий спад до нульового рівня вихідної напруги під час дії імпульсу зумовлений значним струмом розряду конденсатора С через відкритий вихідний транзистор ЛЕ. Щоб цей струм (відкритого колектора) не перевищив допустимого значення, його обмежено опором R1. Якщо потрібно збільшити вихідний струм, застосовують паралельне ввімкнення однакових ЛЕ. Захист вихідного транзистора ЛЕ від пробою, який може виникнути при відсутності вхідних імпульсів, забезпечує обмежувальний кремнієвий діод VD1.