Импульсные генераторы на цифровых микросхемах

Мультивибраторы на логических элементах.

Такие схемы мультивибраторов широко используют в качестве задающих автогенераторов в различных цифровых устройствах. Простейшая схема симметричного мультивибратора на базовых логических элементах И-НЕ, взаимно охваченных положительными ОС с помощью двух времязадающих цепочек R ₁ C ₁ и R ₂ C ₂ показана на рис.7.33. Положим, что на интервале времени 0… t ₁ мультивибратор находится в состоянии, когда элемент DD1 закрыт, и на его выходе логическая «1», а элемент DD2 открыт, и на его выходе логический «0». Конденсатор C ₂ будет заряжаться выходным током элемента DD1, протекающим через резистор R ₂ (диод VD2 закрыт). Напряжение на входе DD2, выделяемое на резисторе R ₂, уменьшается по экспоненте c постоянной времени t ₁ = R ₂ C ₂. В момент времени t = t ₁ это напряжение достигает порогового значения переключения и элемент DD2 переходит из состояния «0» в состояние «1», изменяя свое выходное напряжение. Скачок этого напряжения U _вых2 через конденсатор С ₁ подается на вход элемента DD1, переводя его в состояние «0». Так как напряжение на выходе элемента DD1 при этом уменьшилось до нуля, то конденсатор С ₂ быстро разрядится через открытый диод до нулевого напряжения. Одновременно, начиная с момента времени t = t ₁, происходит заряд конденсатора С ₁ и напряжение на входе логического элемента DD1 уменьшается. Когда в момент времени t = t ₂ напряжение на входе DD1 спадёт до уровня переключения, мультивибратор опять скачкообразно изменит свое состояние. Далее процессы в схеме мультивибратора начнут периодически повторяться. Длительность импульсов на выходах 1 и 2 при R ₁= R ₂= R, C ₁= С ₂= С будет (симметричный мультивибратор):

t _и= RC ln (U ₁/ U _пр) (),

где U ₁ – значение напряжения на выходе DD1,2 соответствующее логической единицы, U _пр - пороговое значение напряжения переключения. Схемотехнически современные мультивибраторы выполняются в виде отдельных интегральных микросхем.

Рис.7.33.

Одновибратор.

Наиболее просто одновибратор можно реализовать на базовых логических элементах 2И-НЕ (рис.7.34). Для этого в рассмотренную выше схему мультивибратора вводят цепь запуска, выполненную на логическом элементе DD1. В исходном состоянии логический элемент DD3 закрыт, и напряжение на выходе одновибратора равно уровню логической «1» Логический элемент DD1 цепи запуска одновибратора в исходном состоянии закрыт, и на его выходе присутствует логическая «1». Уровни логических «1» с выходов закрытых элементов DD1 и DD3 поступают на входы элемента DD2, поддерживая его в открытом состоянии. На выходе открытого элемента DD2 имеет место логический «0», и поэтому конденсатор С разряжен через этот элемент и открытый диод VD до нулевого потенциала. При поступлении в момент времени t = t ₁ на вход одновибратора положительного импульса запуска элемент DD1 открывается, а элемент DD2 переходит в закрытое состояние. На выходе закрытого элемента DD2 возникает положительный скачок напряжения, который через конденсатор С передается на объединенный вход логического элемента DD3. Этот элемент открывается, и на его выходе устанавливается логический «0». После переключения конденсатор С начинает заряжаться, и напряжение на входе элемента DD3 снижается. В момент времени t = t ₂, когда напряжение становиться равным пороговому, одновибратор переключается и вновь переходит в устойчивое состояние.

Рис.7.34.

Длительность импульса t _и = t ₂– t ₁ на выходе одновибратора зависит от постоянной времени цепи RC и также определяется выражением (6.12). Отметим, что в данной схеме выходной импульс имеет низкий потенциал (т. е. уровень логического «0») и для получения высокого потенциала (логической «1») необходимо на выходе мультивибратора включить инвертор.

Список литературы.

1. Молчанов А. П., Занадворов П. Н. Курс электротехники и радиотехники. М.: Наука, 1969.

2. Зернов Н. В., Карпов В. Г. Теория радиотехнических цепей. М.: Энергия, 1972.

3. Манаев Е. И. Основы радиоэлектроники. М.: Советское радио, 1976.

4. Харкевич А. А. Основы радиотехники: Учебное пособие для вузов. М.: Связьиздат, 1962.

5. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов. радио, 1977.

6.. Ефимчик М. К., Шушкевич С. С. Основы радиоэлектроники. Минск, 1986.

7. Рутковски Дж. Интегральные операционные усилители. М.: Мир, 1971.

8. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. М. Горячая линия-Телеком 2007.

7. Першин В.Т. Основы радиоэлектроники и схемотехники. Ростов на Дону, Феникс, 2006.

10. Нефёдов В.И. Основы радиоэлектроники и связи. 2-е изд. –М. Высш.шк. 2002.

Учебное издание

Сысун Валерий Иванович

Олещук Олег Валентинович

Борисков Петр Петрович

ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА. Ч II.

Учебное пособие

по курсу

«Электротехника и электроника»

Редактор Т. Н. Музалева

ЛР ИД №02969 от 16.10.2000.

Гигиенический сертификат №№10.КЦ.34.953.П.00136.03.99 от 05.03.99.

Подписано к печати 08.07.03. Формат А4.

Бумага офсетная. Печать офсетная.

Уч. -изд. л. 9. Усл. кр. –отт. 65. Тираж 200экз. Изд. №189.

Петрозаводский государственный университет

Типография Издательства Петрозаводского государственного университета

185640, Петрозаводск, пр. Ленина, 33